Mae'r cydbwysedd technegol rhwng gwrthiant, effeithlonrwydd, a chyflymder gwynt wrth ddylunio hidlydd aer effeithlon yn ei hanfod yn broblem optimeiddio aml-amcan. Mae'r tri hyn wedi'u cyplysu a'u cyfyngu gan ei gilydd, gan ffurfio 'triongl amhosibl' clasurol: mae mynd ar drywydd effeithlonrwydd eithaf yn aml yn golygu ymwrthedd uwch a chyflymder gwynt is; Gall mynd ar drywydd cyfaint aer uchel (cyflymder gwynt uchel) aberthu effeithlonrwydd a chynyddu ymwrthedd. Er mwyn cyflawni'r cydbwysedd technolegol gorau, mae angen dilyn y syniadau a'r dulliau dylunio systematig canlynol:
1. Egluro ffiniau dylunio: Pennu blaenoriaeth yn seiliedig ar senarios cais
Ar ddechrau'r dyluniad, mae angen egluro'r dangosyddion cyfyngiad craidd a'r dangosyddion cyfaddawdu ymhlith y tri pharamedr yn seiliedig ar y senario cais targed, sy'n pennu cyfeiriad ffocws y dyluniad dilynol.
| Senarios cais | cyfyngiad craidd |
Ystyriaeth eilradd |
1. Dylunio strategaeth cydbwysedd |
| Ystafell lân o safon uchel | Effeithlonrwydd (angen hidlo gronynnau 0.1-0.3 μm) | Gellir ymlacio ymwrthedd yn briodol | 2. Defnyddiwch bapur hidlo ffibr gwydr ultra-, cynyddwch drwch y papur hidlo yn briodol i sicrhau effeithlonrwydd, a chaniatáu ar gyfer ymwrthedd ychydig yn uwch. |
| Uned aerdymheru puro | Uned aerdymheru puro | Uned aerdymheru puro | Dewiswch ddeunyddiau hidlo gwrthiant isel i wneud y mwyaf o'r ardal hidlo a lleihau ymwrthedd gweithredu ar lif aer graddedig. |
| Cwfl llif FFU/laminar | Cyflymder gwynt (sicrhau cyflenwad aer unffurf) | Mae angen cydbwyso effeithlonrwydd a gwrthiant | Optimeiddio paramedrau plygu a strwythur papur hidlo, a rheoli ymwrthedd ac effeithlonrwydd tra'n sicrhau cyflymder allfa aer unffurf. |
2. newidynnau dylunio craidd: Dod o hyd i atebion gorau posibl Pareto
Ar ôl egluro'r flaenoriaeth, darganfyddwch y pwynt cydbwysedd sy'n gwneud y gorau o'r perfformiad cyffredinol trwy addasu'r newidynnau technegol craidd canlynol.
- Hidlo dewis deunydd
Pwynt cydbwysedd: Cydbwyso rhwng diamedr ffibr a chyfradd llenwi.
Dulliau technegol: Mae gan ffibrau mân (fel ffibrau gwydr ultrafine) effeithlonrwydd uchel ond ymwrthedd uchel; Mae gan ffibrau bras wrthwynebiad isel ond efallai nad oes ganddynt effeithlonrwydd. Defnyddir deunyddiau hidlo strwythur graddiant yn aml mewn dylunio modern: defnyddir ffibrau mwy trwchus ar ochr y gwynt i ryng-gipio gronynnau mawr, a defnyddir ffibrau ultrafine ar yr ochr leeward i sicrhau effeithlonrwydd. Gall y strwythur cyfansawdd hwn leihau ymwrthedd yn sylweddol heb fawr o golled effeithlonrwydd.
- Ardal Hidlo
Pwynt cydbwysedd: Cydbwyso rhwng ardal hidlo a chyfaint offer.
Dulliau technegol: Gwneud y mwyaf o'r ardal hidlo effeithiol yw'r ffordd fwyaf effeithiol o leihau ymwrthedd ar yr un pryd a chynyddu gallu dal llwch heb aberthu effeithlonrwydd. Trwy wneud y gorau o uchder plygu a dwysedd y papur hidlo o fewn gofod cyfyngedig, gellir cynyddu ardal ddatblygol y papur hidlo cymaint â phosibl. Gall hyn leihau'r gyfradd hidlo yn effeithiol, a thrwy hynny leihau ymwrthedd tra'n cynnal effeithlonrwydd uchel.
- Cyfradd hidlo
Pwynt cydbwysedd: Darganfyddwch yr ystod cyfradd hidlo ddiogel sy'n cyfateb i MPPS (maint gronynnau mwyaf treiddiol).
Dulliau technegol: Y nod dylunio yw rheoli'r gyfradd hidlo ger y parth ecwilibriwm rhwng effeithiau trylediad a rhyng-gipio. Fel arfer, ar gyfer papur hidlo ffibr gwydr effeithlonrwydd uchel, mae'n rhesymol rheoli'r gyfradd hidlo tua 0.01-0.05 m/s. Gall hyn osgoi'r pwynt effeithlonrwydd isaf tra'n sicrhau nad yw'r gwrthiant yn rhy uchel.
- Strwythur geometrig pletiau
Pwynt cydbwysedd: Cydbwyso rhwng cynyddu arwynebedd hidlo a lleihau colled mewnfa llif aer.
Dulliau technegol: Mae cymhareb agwedd optimaidd yn bodoli. Pan fo'r gymhareb uchder pleat i fylchiad pleat yn rhy fawr, bydd y llif aer sy'n mynd i mewn i'r haenau dwfn o bletiau yn dod ar draws gwrthwynebiad sylweddol, gan arwain at ostyngiad yn y gyfradd defnyddio ardal hidlo effeithiol. Mae dyluniad modern yn gwneud y gorau o'r bylchau pleat trwy efelychiad CFD i sicrhau llif aer unffurf trwy gyfeiriad dyfnder y papur hidlo, gan osgoi cynnydd sylweddol mewn ymwrthedd a achosir gan gyflymder uchel lleol.
3. Proses ddylunio a gwirio penodol
Cam 1: Dethol a chyfrifo rhagarweiniol
Gan dybio bod y dyluniad targed yn hidlydd effeithlonrwydd uchel gyda chyfaint aer graddedig o 1000 m ³/h, gofyniad effeithlonrwydd H13, a gwrthiant cychwynnol Llai na neu'n hafal i 250 Pa.
1. Dewis deunydd: Dewiswch bapur hidlo ffibr gwydr ultrafine gradd H13 a chael ei gromlin ymwrthedd a data effeithlonrwydd ar gyfraddau hidlo gwahanol.
2. Cyfrifiad arwynebedd cychwynnol: Yn seiliedig ar gyfernod gwrthiant penodol y papur hidlo, cyfrifwch yr arwynebedd hidlo gofynnol i gyflawni gwrthiant cychwynnol o Llai na neu'n hafal i 250 Pa. Er enghraifft, os oes gan y papur hidlo wrthwynebiad o 25 Pa (gwrthiant deunydd hidlo) ar gyflymder hidlo o 0.02 m/s, er mwyn cyflawni gwrthiant cyfanswm o 250 Pa (gan gynnwys arwynebedd hidlo tua 250 Pa) ar gyflymder hidlo o tua 0.
Cam 2: Trefniant Strwythurol ac Efelychu
1. Penderfynwch ar y maint: Darganfyddwch uchder a nifer y pleat yn seiliedig ar yr ardal hidlo ofynnol o fewn y dimensiynau allanol a bennwyd ymlaen llaw.
2. Efelychiad CFD: Defnyddio dynameg hylif cyfrifiannol i efelychu llif y llif aer rhwng plygiadau. Sylwch am bresenoldeb trolifau neu barthau-cyflymder uchel. Os yw'r gwrthiant yn rhy uchel, mae angen cynyddu'r bylchau pleat neu addasu uchder y pleat, a'i efelychu nes bod y lliflin yn unffurf.
3. Gwirio effeithlonrwydd: Yn seiliedig ar y dosbarthiad cyfradd hidlo efelychiedig, gwiriwch gromlin effeithlonrwydd y deunydd hidlo yn ôl ac amcangyfrif a all yr effeithlonrwydd cyffredinol gyrraedd lefel H13 yn sefydlog o hyd.
Cam 3: Gwneud samplau a phrofi gwirioneddol
Yn y pen draw, mae angen i ddylunio ddychwelyd i brofi gwirioneddol.
1. Mesur ymwrthedd: Mesurwch y gwrthiant cychwynnol ar lif aer graddedig i weld a yw o fewn y targed dylunio (fel Llai na neu'n hafal i 250 Pa).
2. Mesur effeithlonrwydd: Sganiwch â maint gronynnau MPPS i gadarnhau effeithlonrwydd graddio.
3. Gwerthusiad cynhwysfawr: Os yw'r gwrthiant yn bodloni'r safon ond mae'r effeithlonrwydd ychydig yn is, efallai y bydd angen mireinio'r deunydd hidlo (fel ychwanegu haen o ffibrau mân) neu leihau'r gyfradd hidlo ychydig (cynyddu'r ardal). Os yw'r effeithlonrwydd yn bodloni'r safon ond mae'r gwrthiant yn uwch na'r safon, mae angen ystyried cynyddu'r ardal hidlo neu optimeiddio'r strwythur.
4. Cydbwysedd deinamig: Ystyriwch y cylch bywyd cyfan
Dylai dyluniad nid yn unig ystyried y cyflwr cychwynnol, ond hefyd ystyried newidiadau yn ystod y llawdriniaeth.
- Cromlin twf ymwrthedd: Dylid ystyried effaith gallu dal llwch ar wrthwynebiad yn ystod y dyluniad. Os yw'r gwrthiant cychwynnol yn isel ond mae'r gwrthiant yn cynyddu'n gyflym (oherwydd rhwystr arwyneb a achosir gan gyflymder gwynt uchel), bydd y gwrthiant terfynol yn uwch na'r safon yn fuan. Cyflawnir y cydbwysedd delfrydol trwy ddylunio strwythurol rhesymegol i gyflawni 'hidlo dwfn', gan ganiatáu ymwrthedd i gynyddu'n raddol dros y rhan fwyaf o'r oes ac ymestyn amser defnydd effeithiol.
crynodeb
Dyluniwch gydbwysedd gwrthiant, effeithlonrwydd a chyflymder gwynt ar gyfer hidlydd effeithlon, gan ddilyn y dull fformiwläig canlynol:
Trwy optimeiddio strwythur cyfansawdd y deunydd hidlo (cynyddu potensial effeithlonrwydd) + gwneud y mwyaf o'r ardal hidlo effeithiol (lleihau cyfradd hidlo a gwrthiant) + optimeiddio strwythur geometrig y pletiau (lleihau colled llif)=cyflawni'r gwrthiant isaf o dan y rhagosodiad o fodloni safonau effeithlonrwydd ar gyflymder gwynt penodol.
Mae'r broses hon yn gofyn am gyfrifiadau ailadroddol gan ddefnyddio cronfa ddata perfformiad deunydd hidlo ac offer efelychu CFD, a chwblheir y ddolen ddilysu derfynol trwy brofi prototeip.
