梯度结构过滤材料是一种新型纤维过滤材料，它采用了不同直径的纤维分层填充，孔隙大小呈梯度变化，经过特定方法制作而成。滤材从表层至底层按不同颗粒物粒径大小逐步分层过滤来达到使用要求，流体中的混合尘从表层进入滤料，较大粒径颗粒物被表层粗纤维拦截住，中等粒径颗粒物被吸附在中间，微小颗粒物被下层细小纤维层阻滞。这种滤材经过特定的设计具有过滤效率高、阻力上升慢，容尘量大、使用寿命长等特点。国内目前对这种滤材的研究较少，主要原因是对过滤机理的认识不足，以致在研制过程中耗费大量财力物力，而且达不到较好的效果，因此对梯度结构滤材的理论研究已经成为当务之急。 本文以经典纤维过滤理论为基础，建立了梯度结构纤维滤材的数学模型，推导出了稳态条件下的纤维滤材的效率计算公式与阻力计算公式，并依据计算公式，求出了在不同梯度结构函数下的效率值与阻力值，分析了梯度结构滤材过滤性能优于均匀结构滤材的条件，提出了评价纤维滤材过滤性能的综合性评价公式。 论文研究内容主要分为四个部分： 第一，采用串连组合原理，依据经典过滤理论中前人对单纤维的机理研究成果，求取了单纤维效率计算公式。依据公式，对影响滤材过滤性能的因素逐个分析，作出过滤性能受单个因素影响的曲线图，由曲线的变化了解单个因素对滤材过滤性能的影响。结果表明：滤材填充率B、厚度H增大，单纤维效率提高，而且提高的速度较快；纤维半径R<,f>增大，单纤维效率降低，趋势相对较缓慢；流体速度V<,0>、颗粒物半径R<,p>增大，单纤维效率先减小后增大，有一个最低值。 第二，建立了理想情况下梯度纤维滤材的数学模型：纤维材料在z向层面上由许多层组成，纤维在每一层面内以网格方式纵横交错、均匀排列；滤材z向上，保持填充率不变，孔隙大小呈梯度变化。依据经典理论公式，对单纤维效率与纤维半径之间的关系进行了非线性回归分析，得出了单纤维效率与纤维半径之间的函数表达式；最后根据滤材模型特征、单纤维效率与纤维半径的回归方程式，依据质量守恒原理，推导出了梯度结构过滤材料稳态条件下的效率计算公式和阻力计算公式： 第三，对梯度结构滤材效率和阻力计算公式的应用进行了研究。结果表明：梯度结构滤材的效率与阻力随着梯度结构的改变，具有同向性，相对于改变填充率导致滤材性能的改变而言，改变梯度结构滤材不同层面内的纤维半径具有使滤材效率高、阻力低的特点；与均匀滤材对比，若两种滤材填充率满足式则两者具有相同效率与阻力，若两者填充率满足式相同阻力下，梯度结构滤材的效率比均匀材料效率高，式中，k1，k2，k3，k4，k5由梯度滤材与均匀滤材等阻力等效率时，梯度滤材的两面层内纤维半径决定。 第四，结合当前对滤材的评价方法，提出了滤材的综合性能评价公式：并依据此评价公式选出了在本研究条件下最优化的梯度变化函数：d<,x>=0.517x+2.957x10<-4>总的来说，本论文对梯度结构滤材的结构与性能的理论研究，对于新型高性能过滤材料的研制具有前瞻性的意义，对过滤理论的完善具有积极的推动作用。