多孔板對吸塵器內氣流均勻起著重要作用，目前已經研究了多孔板的阻力特性。但是，大部分研究集中在低開孔率、少孔數的多孔板上，對于電動吸塵器內使用的中高開孔率、多孔數的多孔板阻力特性的研究很少。本文對開孔率0.3≤0.68、開孔數116≤1567、相對厚度0.21≤0.5的多孔板進行了阻力特性研究，旨在得出多孔板的幾何參數和管內流動狀態對阻力系數的影響。

試驗發現，阻力系數隨開孔率、雷諾數、相對厚度的增大而下降，開孔率的影響最顯著，相對厚度下降，雷諾數的影響最小。文中還提出了估計此類型多孔板阻力系數的表達式,為今后科學研究及實際應用提供了重要參考價值。

2012年開始執行的GB13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》中規定，煙塵排放濃度應不超過30mg/m3(重點地區不超過20mg/m3)。電動吸塵器具有效率高、適用性強、運行費用低等優點，是國內外燃煤發電廠管理煙氣的最佳設備。

美國約80%脫粒方式采用電動吸塵器，歐盟的數值約占85%，日本燃煤發電廠的比例更高[1-2]。目前，我國90%以上的燃煤電站使用靜電吸塵器[3]。因此，面對日益嚴格的環保標準和市場需求，電動吸塵器在減少煙塵排放、去除顆粒物方面發揮著越來越重要的作用[4]。

影響電動吸塵器的許多因素中，電場內部氣流分布是極其重要的影響因素之一。電動吸塵器內部的氣流分布一般由多孔板(氣流分布板)和導流板調整。為了達到更好的氣流均勻性，增加多孔板的阻力是一種簡單的方法。但是，由于電動吸塵器的阻力有嚴格的限制，研究多孔板的阻力特性很重要。

由于多孔板的應用非常廣泛，水污染處理、冷凍加熱裝置、氣流均布等應用[5-7]，國內外許多學者對多孔板感興趣。國內對多孔板的研究比較少，主要集中在節流和空化特性上。趙天怡等人[8]以水為介質，對厚度為2mm，開孔率范圍為0.04~0.16的多孔板進行了節流特性效果因素試驗，結果表明等效直徑比是影響多孔板節流特性的主要效果因素。

韓偉等人[9]探討開孔數范圍為16~49，開孔率范圍為0.07~0.2，不同開孔形狀、不同布局方式的多開孔板下游壓力變化情況。西安等[10]利用顆粒圖像測速法和熱線風速計測量了多孔板下游的流動狀況。Gan等人[11]也做了類似的工作。Tullis[12]研究了多孔板的壓降和下游壓力曲線。Erdal[13]利用數值模擬研究了多孔板的開孔率、孔的配置方式、孔的數量徑等參數對流動狀況的影響。Malavasi等人[14-16]，Macchi[17]

以及Ozahi[18]均對影響多孔板阻力的幾個重要幾何參數及流動參數進行了研究。其中，Malavasi等人[16]采用開孔數3~52，相對厚度為0.2~1.44，開孔率范圍為0.04~0.52的多孔板進行阻力特性研究。

Ozahi[18]針對沖孔數5~26、沖孔率0.064~0.331的多孔板，在中等雷諾數2500~9500范圍內進行相關試驗，總結了阻力系數與沖孔率之間的經驗公式。Zhao等人[19]試驗時流動介質采用水，對2mm厚、開孔數3~13、開孔率0.04至0.2范圍內的多孔板進行了節流特性試驗，并提出了預降的經驗公式。

Holt等[20]研究了孔板節流和空化效率，介紹了在無空化現象下推測壓降的方法。基于許多研究人員研究多孔板的阻力特性集中在低孔率、低孔數范圍內，本文研究了中高范圍孔率、多孔數的阻力特性，包括雷諾數、孔板孔率、孔板相對厚度對阻力特性的影響。

連續方程

表2變流速試驗工況

為研究相對厚度對阻力系數的影響，選用開孔率為0.5，厚度為2.5mm，孔徑分別為5、8、12、16mm的多孔板(板5、10、11、12)試驗。4塊多孔板的相對厚度t/d分別為0.5、0.31、0.21、0.16。

多孔板的阻力系數隨雷諾數減少穩定后開始下降是因為氣體通過多孔板時，可以認為很多氣流以射流形式通過了很多小孔。在射流過程中，主體氣流與周圍氣流有不同速度的間斷面，間斷面受到不可避免的干擾后失去穩定而產生渦流。

旋渦不斷地卷起周圍的流體，同時移動，變形，摩擦，沖突。這一切過程都在耗費能量，產生阻力損失。同時，射流與壁面之間，各射流之間也存在回流區以及渦的動量、能量交換，這加劇了能量的損失。能量損失的大小可以用壓降表征，而能量損失的難易程度則可以用阻力系數表征。

雷諾數小時，射流中心的動量小，間斷面容易失去穩定而產生渦流，隨著阻力系數大的雷諾數的增加，射流中心的動量逐漸增大，渦流比較難產生，阻力系數開始減少的雷諾數進一步增加，從單個射流來看，阻力系數應該繼續下降，但各射流之間產生的影響，能量損失的難易度總體上變得穩定，因此阻力系數總體上變得比較穩定

雷諾數繼續增大，各射流之間產生的能量損失進入相對穩定的階段，單個射流量損失開始變大，阻力總體上變大Malavasi[16]等人研究了開孔率0.04~0.52范圍內的阻力特性，與他們的試驗結果相比，在中高開孔率的情況下，阻力系數與雷諾數的變化規律相似，均先下降后穩定。不同之處在于低雷諾數對阻力系數的影響，中高開孔率小于低開孔率。

2.2開孔率對多孔板阻力系數的影響

圖8展示不同雷諾數時，開孔率從0.3變為0.68對阻力系數的影響。

各雷諾數下的阻力系數與開孔率的變化趨勢一致。從圖中可以看出，阻力系數隨著開孔率的增大而減少，開孔率對阻力系數的影響非常顯著。開孔率從0.3增加時，阻力系數首先急速下降的開孔率變為0.45時，下

下降速度變慢。試驗結果的趨勢與Ozahi[18]的試驗規律相似，阻力系數呈指數形式下降規律，多孔板在低開孔率和中高開孔率時對阻力系數的影響相似。

根據流體力學理論和上一節的分析，在同一雷諾數的情況下，多孔板的開孔率越小，流體主流和各回流區之間，流體質點與質點之間的沖突、摩擦也越激烈，同時更多的微組脫離，主流

2.3相對厚度對多孔板阻力系數的影響

圖9給出了在不同雷諾數情況下，開孔率均為0.5，不同相對厚度(d=5，8，12，16mm)對阻力系數的影響。從圖中可以明顯看出阻力系數隨相對厚度的增加而降低。進一步觀察圖9，根據雷諾數的不同，相同厚度的阻力系數稍有不同，但變化趨勢一致:隨著相對厚度的增加，阻力系數首先急速下降，t/d=0.31后阻力系數的下降速度變慢。該試驗結果與Miller[21]和Weber[22]試驗結果相似。

阻力系數隨著相對厚度變化的規律原因是隨著相對厚度的增加，管道截面的孔數增加，孔與孔之間，孔與管壁面之間的回流區減小，多孔板的前后壓差減小。

3多孔板阻力系數建模

通過第一章的理論分析得到了單孔板阻力系數的公式，結合中高開孔率多孔板的試驗結果，采用以下模型描述多孔板阻力系數

電動吸塵器使用的多孔板的特征是開孔率大，開孔率多，同時對多孔板阻力有嚴格的要求。因此，通過預定考試結果的阻力系數公式，對未來的科學研究、設計、生產制造有重要的參考和參考作用。

4結論

通過多孔板壓降試驗臺架，研究了中高開孔率的多孔板阻力特性，分析了雷諾數、孔板開孔率、相對厚度對其阻力特性的影響。試驗采用空氣作為流動介質，管內速度為2~14m/s。試驗得出以下結論:

1)雷諾數對阻力系數的影響最小，阻力系數隨雷諾數的增大而先下降，然后穩定，最后逐漸下降。

2)開孔率對阻力系數的影響最大，阻力系數根據開孔率以指數形式下降。

3）相對厚度對阻力系數影響較大，阻力系數隨著相對厚度的增大先快速降低，隨后緩慢降低。

4）在開孔率為0.3~0.68，相對厚度為0.16~0.5范圍內，基于單孔板阻力系數理論公式，總結出了多孔板阻力系數的公式。為今后的考研和實際應用提供了可靠的參考價值。