多孔板对吸尘器内气流均匀起着重要作用，目前已经研究了多孔板的阻力特性。但是，大部分研究集中在低开孔率、少孔数的多孔板上，对于电动吸尘器内使用的中高开孔率、多孔数的多孔板阻力特性的研究很少。本文对开孔率0.3≤0.68、开孔数116≤1567、相对厚度0.21≤0.5的多孔板进行了阻力特性研究，旨在得出多孔板的几何参数和管内流动状态对阻力系数的影响。

试验发现，阻力系数随开孔率、雷诺数、相对厚度的增大而下降，开孔率的影响最显着，相对厚度下降，雷诺数的影响最小。文中还提出了估计此类型多孔板阻力系数的表达式,为今后科学研究及实际应用提供了重要参考价值。

2012年开始执行的GB13223—2011《火电厂大气污染物排放标准》中规定，烟尘排放浓度应不超过30mg/m3(重点地区不超过20mg/m3)。电动吸尘器具有效率高、适用性强、运行费用低等优点，是国内外燃煤发电厂管理烟气的最佳设备。

美国约80%脱粒方式采用电动吸尘器，欧盟的数值约占85%，日本燃煤发电厂的比例更高[1-2]。目前，我国90%以上的燃煤电站使用静电吸尘器[3]。因此，面对日益严格的环保标准和市场需求，电动吸尘器在减少烟尘排放、去除颗粒物方面发挥着越来越重要的作用[4]。

影响电动吸尘器的许多因素中，电场内部气流分布是极其重要的影响因素之一。电动吸尘器内部的气流分布一般由多孔板(气流分布板)和导流板调整。为了达到更好的气流均匀性，增加多孔板的阻力是一种简单的方法。但是，由于电动吸尘器的阻力有严格的限制，研究多孔板的阻力特性很重要。

由于多孔板的应用非常广泛，水污染处理、冷冻加热装置、气流均布等应用[5-7]，国内外许多学者对多孔板感兴趣。国内对多孔板的研究比较少，主要集中在节流和空化特性上。赵天怡等人[8]以水为介质，对厚度为2mm，开孔率范围为0.04~0.16的多孔板进行了节流特性效果因素试验，结果表明等效直径比是影响多孔板节流特性的主要效果因素。

韩伟等人[9]探讨开孔数范围为16~49，开孔率范围为0.07~0.2，不同开孔形状、不同布局方式的多开孔板下游压力变化情况。西安等[10]利用颗粒图像测速法和热线风速计测量了多孔板下游的流动状况。Gan等人[11]也做了类似的工作。Tullis[12]研究了多孔板的压降和下游压力曲线。Erdal[13]利用数值模拟研究了多孔板的开孔率、孔的配置方式、孔的数量径等参数对流动状况的影响。Malavasi等人[14-16]，Macchi[17]

以及Ozahi[18]均对影响多孔板阻力的几个重要几何参数及流动参数进行了研究。其中，Malavasi等人[16]采用开孔数3~52，相对厚度为0.2~1.44，开孔率范围为0.04~0.52的多孔板进行阻力特性研究。

Ozahi[18]针对冲孔数5~26、冲孔率0.064~0.331的多孔板，在中等雷诺数2500~9500范围内进行相关试验，总结了阻力系数与冲孔率之间的经验公式。Zhao等人[19]试验时流动介质采用水，对2mm厚、开孔数3~13、开孔率0.04至0.2范围内的多孔板进行了节流特性试验，并提出了预降的经验公式。

Holt等[20]研究了孔板节流和空化效率，介绍了在无空化现象下推测压降的方法。基于许多研究人员研究多孔板的阻力特性集中在低孔率、低孔数范围内，本文研究了中高范围孔率、多孔数的阻力特性，包括雷诺数、孔板孔率、孔板相对厚度对阻力特性的影响。

连续方程

表2变流速试验工况

为研究相对厚度对阻力系数的影响，选用开孔率为0.5，厚度为2.5mm，孔径分别为5、8、12、16mm的多孔板(板5、10、11、12)试验。4块多孔板的相对厚度t/d分别为0.5、0.31、0.21、0.16。

多孔板的阻力系数随雷诺数减少稳定后开始下降是因为气体通过多孔板时，可以认为很多气流以射流形式通过了很多小孔。在射流过程中，主体气流与周围气流有不同速度的间断面，间断面受到不可避免的干扰后失去稳定而产生涡流。

旋涡不断地卷起周围的流体，同时移动，变形，摩擦，冲突。这一切过程都在耗费能量，产生阻力损失。同时，射流与壁面之间，各射流之间也存在回流区以及涡的动量、能量交换，这加剧了能量的损失。能量损失的大小可以用压降表征，而能量损失的难易程度则可以用阻力系数表征。

雷诺数小时，射流中心的动量小，间断面容易失去稳定而产生涡流，随着阻力系数大的雷诺数的增加，射流中心的动量逐渐增大，涡流比较难产生，阻力系数开始减少的雷诺数进一步增加，从单个射流来看，阻力系数应该继续下降，但各射流之间产生的影响，能量损失的难易度总体上变得稳定，因此阻力系数总体上变得比较稳定

雷诺数继续增大，各射流之间产生的能量损失进入相对稳定的阶段，单个射流量损失开始变大，阻力总体上变大Malavasi[16]等人研究了开孔率0.04~0.52范围内的阻力特性，与他们的试验结果相比，在中高开孔率的情况下，阻力系数与雷诺数的变化规律相似，均先下降后稳定。不同之处在于低雷诺数对阻力系数的影响，中高开孔率小于低开孔率。

2.2开孔率对多孔板阻力系数的影响

图8展示不同雷诺数时，开孔率从0.3变为0.68对阻力系数的影响。

各雷诺数下的阻力系数与开孔率的变化趋势一致。从图中可以看出，阻力系数随着开孔率的增大而减少，开孔率对阻力系数的影响非常显着。开孔率从0.3增加时，阻力系数首先急速下降的开孔率变为0.45时，下

下降速度变慢。试验结果的趋势与Ozahi[18]的试验规律相似，阻力系数呈指数形式下降规律，多孔板在低开孔率和中高开孔率时对阻力系数的影响相似。

根据流体力学理论和上一节的分析，在同一雷诺数的情况下，多孔板的开孔率越小，流体主流和各回流区之间，流体质点与质点之间的冲突、摩擦也越激烈，同时更多的微组脱离，主流

2.3相对厚度对多孔板阻力系数的影响

图9给出了在不同雷诺数情况下，开孔率均为0.5，不同相对厚度(d=5，8，12，16mm)对阻力系数的影响。从图中可以明显看出阻力系数随相对厚度的增加而降低。进一步观察图9，根据雷诺数的不同，相同厚度的阻力系数稍有不同，但变化趋势一致:随着相对厚度的增加，阻力系数首先急速下降，t/d=0.31后阻力系数的下降速度变慢。该试验结果与Miller[21]和Weber[22]试验结果相似。

阻力系数随着相对厚度变化的规律原因是随着相对厚度的增加，管道截面的孔数增加，孔与孔之间，孔与管壁面之间的回流区减小，多孔板的前后压差减小。

3多孔板阻力系数建模

通过第一章的理论分析得到了单孔板阻力系数的公式，结合中高开孔率多孔板的试验结果，采用以下模型描述多孔板阻力系数

电动吸尘器使用的多孔板的特征是开孔率大，开孔率多，同时对多孔板阻力有严格的要求。因此，通过预定考试结果的阻力系数公式，对未来的科学研究、设计、生产制造有重要的参考和参考作用。

4结论

通过多孔板压降试验台架，研究了中高开孔率的多孔板阻力特性，分析了雷诺数、孔板开孔率、相对厚度对其阻力特性的影响。试验采用空气作为流动介质，管内速度为2~14m/s。试验得出以下结论:

1)雷诺数对阻力系数的影响最小，阻力系数随雷诺数的增大而先下降，然后稳定，最后逐渐下降。

2)开孔率对阻力系数的影响最大，阻力系数根据开孔率以指数形式下降。

3）相对厚度对阻力系数影响较大，阻力系数随着相对厚度的增大先快速降低，随后缓慢降低。

4）在开孔率为0.3~0.68，相对厚度为0.16~0.5范围内，基于单孔板阻力系数理论公式，总结出了多孔板阻力系数的公式。为今后的考研和实际应用提供了可靠的参考价值。