张俪安等：磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中PM25性能影响 ·157 (a (b) 100μm 100um (c) (d) 100μm 100um 图3不同纤维滤料的电镜扫描形貌.(a)PPS;(b)FMS:(c)PSA:(d)P84 Fig.3 SEM images of different fiber filter materials:(a)PPS;(b)FMS;(c)PSA;(d)P84 (b) 磁性纤维 磁场强度H 压力出口 速度进口 15 um 80μm 120μm 240μm 对称边界 图4计算区域及边界条件设置图.(a)P84纤维电镜扫描：(b)单纤维模型计算边界条件 Fig.4 Calculation area and boundary condition setting diagram:(a)P84 fiber SEM image;(b)single fiber model used to calculate the boundary conditions 域四周的边界则根据单纤维结构特点设为对称边 的，且与压力经验公式(4)对比误差都在5%的范 界条件：纤维表面边界设为无滑移边界条件，且数 围内.选取其中一种工况进行效率计算，当速度 值计算区域的网格采用的是六面体结构化网格 =0.2ms,d,=2.5um时，单纤维捕集效率与Davies 传统单纤维捕集、磁性单纤维捕集以及高梯度磁 效率修正经验公式(6)的误差分别为8.51%、 场下磁性单纤维的捕集示意图如图5所示，图中 3.50%、1.50%,后两者的误差都在5%范围内，根 H为磁场强度，B为磁感应强度 据网格数量和误差综合考虑选取55万的网格用 1.5模型验证 于数值模型的计算 为了去除网格数量对数值模拟计算准确性的 (4) 影响，对模型进行网格独立性验证，计算不同网格 Ap=f(a)und 密度下的压力损失，数值模拟计算如图6所示，当 f(a)=64a2(1+56a） (5) 网格数为14万、55万、90万左右时，单纤维模型 结构的压力损失随入口风速的变化规律是一致 7=70(1+4.5a) (6)域四周的边界则根据单纤维结构特点设为对称边 界条件；纤维表面边界设为无滑移边界条件，且数 值计算区域的网格采用的是六面体结构化网格. 传统单纤维捕集、磁性单纤维捕集以及高梯度磁 场下磁性单纤维的捕集示意图如图 5 所示，图中 H 为磁场强度，B 为磁感应强度. 1.5    模型验证 为了去除网格数量对数值模拟计算准确性的 影响，对模型进行网格独立性验证，计算不同网格 密度下的压力损失，数值模拟计算如图 6 所示，当 网格数为 14 万、55 万、90 万左右时，单纤维模型 结构的压力损失随入口风速的变化规律是一致 的，且与压力经验公式（4）对比误差都在 5% 的范 围内. 选取其中一种工况进行效率计算，当速度 v=0.2 m·s−1 ，dp=2.5 μm 时，单纤维捕集效率与 Davies 效 率 修 正 经 验 公 式 （ 6） 的 误 差 分 别 为 8.51%、 3.50%、1.50%，后两者的误差都在 5% 范围内，根 据网格数量和误差综合考虑选取 55 万的网格用 于数值模型的计算. ∆p = f (α) µvd d 2 f （4） f (α) = 64α 3 2 ( 1+56α 3 ) （5） η = η0 (1+4.5α) （6） 100 µm (b) 100 µm (a) (c) 100 µm (d) 100 µm 图 3 不同纤维滤料的电镜扫描形貌. （a） PPS；（b） FMS；（c） PSA；（d） P84 Fig.3 SEM images of different fiber filter materials: (a) PPS; (b) FMS; (c) PSA; (d) P84 对称边界 磁场强度H 磁性纤维 压力出口 速度进口 15 µm df (a) (b) 120 µm 240 µm 80 µm h 100 µm 100 µm 6.0 mm Scios WD 6.0 mm HFW 207 µm det ETD mag 1000× HV 5.00 KV 12/5/2018 2:27:01 PM 图 4 计算区域及边界条件设置图. （a） P84 纤维电镜扫描；（b） 单纤维模型计算边界条件 Fig.4 Calculation area and boundary condition setting diagram: (a) P84 fiber SEM image; (b) single fiber model used to calculate the boundary conditions 张俪安等： 磁场形式及参数对单纤维捕集钢铁行业粉尘中 PM2.5 性能影响 · 157 ·