热处理木纤维汽车发动机空气滤芯嵌藏尘埃粒子微观机理

The embed mechanism and key fabrication technique of automotive engine air filter formed with heat treated wood fiber (HTWF) were studied in this Project. According to wood cytology, micro-mechanics, computer graphics and wood precision machining, we will make micro wood fiber with tracheid wall cracked, and develop new HTWF engine air filter. It is very important that embedded micro-mechanism of dust particle in the HTWF filter is researched for developing purification theory and product industrialization of HTWF automotive engine air filter. At first, we will develop processing machine and test bench of HTWF filter，determine the process parameters of HTWF engine air filter in the laboratory and make the samples of HTWF filter, study the properties and mechanism of qualified HTWF filter. Then, Based on Boltzmann to set up the mathematical description of wood fiber purification, build embedd statistical model,and calculated the embedded hidden solution, filtration efficiency and pressure drop. After that, we will set up the 3D model of HTWF filter that fibers were random distribution through the program(developed by authors), use Fluent software for simulation, analysis factors that influenced the performance of THWF filter. Last, we will correct results by comparing the embedded mechanism and test，and creat real purification mechanism of THWF filter.

项目对热处理木纤维（HTWF）组构汽车发动机空气滤芯的嵌藏理论及其制备工艺关键技术进行研究。以木材细胞学、微观力学、计算机图形学以及木材精密加工为基础，获得破裂管胞壁微米木纤维，然后研制新型HTWF发动机空气滤芯。探索HTWF滤芯嵌藏尘埃粒子微观机理，对发展HTWF汽车发动机进气滤芯净化理论及产品工业化具有重要意义。项目研制HTWF滤芯加工试验台和检测试验台，确定实验室制备HTWF发动机空气滤芯的工艺参数并加工试验样品，对检测合格的HTWF滤芯进行材性与力学机理研究；基于Boltzmann方法建立木纤维净化的数学描述基础，建立嵌藏统计模型，计算其嵌藏解、过滤效率及压降；并通过自行编制的程序建立纤维随机分布的空气滤芯3D模型，运用Fluent软件进行模拟仿真，分析影响HTWF滤芯性能的因素，综合嵌藏理论研究结果，并与试验进行比较和修正，创建HTWF滤芯净化机理。

对空气滤芯的过滤理论展开了研究，分析了木纤维空气滤芯的截留作用、惯性作用、扩散作用等过滤机理，并结合这几种过滤机理 得出了单纤维的过滤效率以及整个滤芯的过滤效率的表达式，同时得出了过滤阻力的表 达式；基于 Boltzmann 方法，利用 Visual C++6.0 软件自行编程，分析了影响木纤维发动机空气滤芯过滤性能的结构因素，得出了过滤效率与过滤阻力曲线，为空气滤芯过滤 机理的分析奠定了理论基础；最后，在上述理论的基础下，利用先进的加工技术制备出 符合要求的木纤维空气滤芯，完成了空气滤芯性能检测试验台的设计，对不同结构参数 的空气滤芯进行试验分析。.运用计算流体力学软件 FLUENT 对圆筒形木纤维发动机空气滤芯进行仿真分析，得出圆筒形木纤维发动机空气滤芯内部压力分布云图、气流运动轨迹的云图和流速分布云图；确定圆筒形木纤维发动机空气滤芯参数并制定其实验室加工工艺，制作多个滤芯试 样，根据国家标准对圆筒形木纤维发动机空气滤芯试样的过滤性能进行试验，得出不同参数对于滤芯过滤效率、过滤阻力、容尘量的影响，与市场中销售的滤纸滤芯进行性能 对比；最后进行发动机台架试验，测试不同参数的圆筒形木纤维发动机空气滤芯对于试 验用发动机动力性与经济性的影响，并与市场中销售的滤纸滤芯进行对比试验，将得到 的数据输入至 Origin 8.6 软件中进行二次拟合，分析在不同使用工况下最优的圆筒形木纤维发动机空气滤芯的尺寸。