بررسي عددي تأثيرپذيري افت فشار از نحوه آرايش فيبرها در فيلترهاي هوا با استفاده از روش شبكه بولتزمن

An investigation on the pressure drop of the particulate flow through fibrous filters using Lattice Boltzmann method

فيلترهاي فيبري از جمله رايج‌ترين سيستم‌هاي جمع‌آوري ذرات معلق در هوا هستند، يكي از كميت‌هاي مهمي كه در برآورد عملكرد فيلترها حائز اهميت است، افت فشار مي‌باشد. در اين مقاله تأثير نحوه چيدمان فيبرها در محيط فيلتر بر ضريب افت فشار بررسي شده است. سه آرايش موازي، جابجاشده و تصادفي براي مدل ساده شده فيلتر فيبري با كسر حجمي جامد متفاوت بررسي و تحليل شده است. از آنجايي كه روش شبكه بولتزمن در شبيه سازي هندسه هاي پيچيده بسيار تواناست، مدل سازي محيط فيلتر فيبري با استفاده از روش شبكه بولتزمن انجام شده است. نتايج حاصله با مراجع موجود مقايسه شده و مورد بحث قرار گرفته است. مشاهده مي‌شود كه مخصوصاً در كسر حجمي جامدهاي پايين، استفاده از آرايش منظم به ضريب افت فشار بزرگتري نسبت به آنچه از آزمايشات تجربي به دست آمده و همچنين نسبت به آرايش تصادفي منجر مي‌شود.

One of the most common systems to collect the suspended particles from the air is fibrous filters. An important parameter to evaluate the filters performance is pressure drop. In this work the influence of the arrangement of the fibers at the fibrous media on the pressure drop is studied. Three different parallel, staggered and random arrangements are considered to model the fibrous media. The effects of these arrangements are investigated at different solid volume fractions. The results are compared and discussed with existing empirical and semi analytical relations. It is observed that using regular arrangement results in larger pressure drop than random one or which is predicted by empirical tests.