黏性颗粒在不同截面形状纤维表面沉积特性的数值模拟

为了探究黏性颗粒在不同截面形状纤维表面的沉积特性,选择截面为圆形、三角形和十字形的纤维作为研究对象,通过Digimat、Solidworks建模软件构建在空间中呈随机分布的刚性三维纤维体模型;利用计算流体力学和离散单元法耦合的方法,基于laminar流场特征,引入JKR(Johnson-kendall-roberts)接触模型,对黏性颗粒在不同纤维表面的沉积特性进行气-固两相耦合数值模拟。模拟结果表明:在黏性颗粒的运动过程中,过滤机理会随时间而变化。初期,捕集主要依赖纤维表面的吸附作用,而后期主要通过纤维本身和颗粒之间的黏附团聚运动共同实现,形成了“尘滤尘”现象。此外,颗粒间滚动摩擦系数对颗粒在纤维上沉积的影响很大。滚动摩擦系数越大,颗粒之间的接触力链结构越稳定,颗粒更难脱落。在3种截面形状的纤维中,十字形截面的捕集效率最高,三角形次之,圆形最低。该研究探究了黏性颗粒与纤维之间的相互作用,优化了纤维结构和布局,为提高空气过滤材料的过滤效率提供了设计思路和理论参考。

纤维弯曲对其集合体过滤特性影响的稳态数值分析

为探究纤维过滤介质中纤维曲率对其内部速度分布、压力损失、过滤效率的影响,通过Digimat建模软件建立曲率K分别为0、2、4、6,固体体积分数为8%,在三维空间中随机分散排列的纤维过滤介质模型,结合计算流体力学方法,基于拉格朗日离散模型和Laminar流场,利用雷诺相似准则,设置入口速度分别为0.05、0.142、0.5、1、2 m/s,平均颗粒粒径为0.25、0.5、1、1.5、2.5、4、5 mm,对微米纤维模型内部气-固两相流动情况进行数值模拟。结果表明:随着纤维曲率K由0增大至6,在入口速度为0.5 m/s时,纤维曲率对速度场分布的影响不明显,速度场的分布呈无规律性;纤维曲率对模型内部压力损失有显著影响,随着纤维曲率的提高,纤维模型内部压力损失呈线性增大;纤维过滤介质的过滤效率随纤维模型曲率的增大而提高,在入口速度为1 m/s、模型曲率K为6时,对平均粒径为5 mm的颗粒过滤效率接近90%,明显高于相同粒径下K为0时的过滤效率。

不同纤维结构特性下纤维集合体过滤性能的DPM数值模拟

为了探究过滤风速、纤维直径、纤维固体体积分数、纤维层厚度、纤维排列方式对纤维集合体内部气流速度分布、压力损失、过滤效率的影响,通过观察分析真实滤料结构特征和表面形态,利用Matlab随机算法,Solidworks建模软件生成直径为3-5μm、在空间中随机分布的三维纤维集合体,利用Digimat纤维建模软件生成纤维排列方向平行于X轴的三维纤维集合体,结合计算流体力学方法,基于拉格朗日离散模型和Laminar流场,利用雷诺相似准则对微米纤维模型内部气-固两相流动情况进行数值模拟。结果表明:过滤风速的增大对纤维集合体内部气相流场的影响表现为无规律性,纤维集合体内部压力损失随过滤风速的增大而增大;纤维过滤效率和压力损失随纤维固体体积分数、纤维层厚度的增大而增大;过滤效率和压力损失随着纤维直径的增大而减小;平行于X轴排列的纤维集合体的过滤效率和压力损失较空间随机分布纤维集合体的高。

熔喷聚丙烯驻极体过滤材料对医用消毒剂的耐受性研究

熔喷聚丙烯驻极体过滤材料由于具有特殊的静电过滤机理,而显现出低流阻、高效率等优点,尤其是所具有的除尘、灭菌多功能的特点,使其成为了医用防护口罩的最佳用材。在特殊环境下的驻极体电荷稳定性是需要深入了解的关键问题。本文在前期工作的基础上,采用浸泡方法研究了材料在医用消毒剂作用下的过滤效率稳定性。结果表明:经双氧水、苯酚、戊二醛、含氯消毒剂、硼酸、甲醛、过氧乙酸和消毒酒精等医用消毒剂浸泡后,其过滤效率几乎不会衰减。但材料用洗洁精和洗衣粉清洗时,其过滤性能下降较大。因此,熔喷聚丙烯驻极体过滤材料在医用环境中使用具备良好的稳定性,可作为医用防护口罩的首选材料。但建议作为一次性呼吸防护用品使用。

溶剂浸泡对驻极体空气过滤材料性能的影响

通过过滤效率的跟踪测试,研究了聚丙烯熔喷非织造布驻极体空气过滤材料经各种不同溶剂浸泡后过滤性能的变化规律,比较了不同过滤效率测试方法对测试结果的影响。结果表明:溶剂浸泡后聚丙烯熔喷无纺布驻极体空气过滤材料的过滤效率都有不同程度的下降,下降幅度随水、甲醛、乙醇、异丙醇和丙酮的顺序逐渐增加,其下降规律与溶剂浸泡后滤材表面电位的衰减规律相一致,并与溶剂和聚丙烯分子间相互作用(溶胀作用)程度相关联。过滤效率对驻极体电场有很强的依赖性,其大小还与测试方法有关。

熔喷聚丙烯驻极体过滤材料对医用消毒剂的耐受性研究

本文在前期工作的基础上,采用浸泡方法研究了材料在医用消毒剂作用下的过滤效率稳定性。结果表明:经双氧水、苯酚、戊二醛、含氯消毒剂、硼酸、甲醛、过氧乙酸和消毒酒精等医用消毒剂浸泡后,其过滤效率几乎不会衰减。但材料用洗洁精和洗衣粉清洗时,其过滤性能下降较大。因此,熔喷聚丙烯驻极体过滤材料在医用环境中使用具备良好的稳定性,可作为医用防护口罩的首选材料,并建议作为一次性呼吸防护用品使用。