【论文精选】如何有效过滤汽车发动机空气滤芯？

以下文字摘编自《重庆理工大学学报(自然科学)》2017年第31卷第1期

《汽车发动机空气滤芯过滤理论研究方法》

      空气滤芯的主要作用是过滤掉空气中的杂质，保证进入气缸的空气质量，减少气缸的磨损，其质量直接影响发动机的可靠性和使用寿命。过滤理论的研究对于提高空气滤芯的过滤性能、改善空气滤芯的结构具有重要意义。对近几年文献进行分析，介绍了空气滤芯的作用与种类，给出了发动机空气滤芯应用过滤理论的研究情况，分别对拉格朗日方法、计算流体力学方法、离散单元法、格子Boltzmann方法等几种过滤理论研究方法的特点及应用进行比较。

    目前，发动机中常用的空滤主要有惯性油浴式空滤、纸质干式空滤、聚氨醋滤芯空滤等几种。惯性油浴式空滤由于具有滤清效率较低、质量大且成本高、维护不便等缺点，在汽车发动机中已逐渐被淘汰。纸质干式空滤是目前应用最广泛的汽车用空滤，主要有微孔滤纸滤芯、无纺布滤芯、纤维滤芯等几类。

      Thomas等通过采用荧光标定的气溶胶粒子对纤维滤芯的过滤特性进行了实验研究，然后将含尘滤料切成若干个薄层切片，采用电镜扫描技术进行扫描观察，分析过滤深度的变化对颗粒沉积特性的影响，为纤维滤芯的过滤理论提供了基础。Daehwan Cho等对纳米纤维过滤器的过滤效率和纳米纤维过滤器压降进行了评估。Subra-manian Sundarrajan等探讨了应用静电纺丝纳米纤维去除空气中的挥发性有机化合物，认为相对于活性炭和玻璃纤维过滤器来说，纳米纤维过滤器可以提高过滤效率，将其单独使用或者联合其他常规过滤器共同使用，对于去除具有挥发性的纳米颗粒和细菌将会很有意义。庄子威等认为经典过滤理论没有考虑纳米颗粒物在纤维表面反弹并降低过滤效率的可能性，通过研究表明HEPA(高效空气过滤)需要考虑颗粒物反弹效应对过滤效率的影响。白冰等分析了影响微米木纤维滤芯性能的因素，得到了随着木纤维等效半径、滤芯长度和和填充率变化的过滤效率和阻力变化曲线。

      过滤理论研究方法主要有拉格朗日方法、计算流体力学方法(CFD)、离散单元法(DEM)及格子Boltzmann方法。

      本文介绍了车用发动机空气滤芯的种类，分析了过滤理论的应用情况，并总结了拉格朗日方法、计算流体力学方法(aFD)、离散单元法(DEM)和格子Boltzmann方法(LB M)的特点及应用范围。这些方法之间不是相互排斥的，而是互相兼容的。它们在不同程度上都存在着交叉或重叠。其中CFD方法应用最为广泛;其次是拉格朗日方法与DEM方法。若是忽略颗粒的影响，则选择拉格朗日方法，若是要考虑颗粒的材料及颗粒间的相互作用，则选择DEM方法。对于具有复杂边界的流场来说，选择格子Boltzmann方法更高效。

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