空气污染威胁着人类健康,纤维过滤是有效控制室内细微颗粒物污染的手段,由于纤维过滤材料的频繁更换增加使用成本,且处置不当时可能造成新的环境污染,近年来可清洗空气过滤材料及其再生方法的研究受到了广泛的关注。纤维过滤材料的清洗再生过程涉及颗粒、流体和纤维间的相互作用,本课题采用CFD-DEM耦合的数值方法,研究了水动力作用下纤维过滤材料中颗粒去除的两相流动过程,从微观角度分析了不同清洗条件下的影响机制,阐明了纤维过滤材料的基本结构参数与其过滤及清洗再生性能之间的关系。论文主要工作如下:首先,分析了微米颗粒在纤维上的沉积堵塞以及颗粒再悬浮的基本理论,提出本课题采用CFD-DEM耦合数值方法的可行性。然后,基于实际微观结构建立了纤维过滤材料的三维模型,并通过实验验证了模型和数值模拟方法的准确性。其次,研究了清洗流速和时间、表面能、相对湿度和沉积颗粒的粒径对纤维过滤材料清洗的影响。结果表明,颗粒去除率随流速的增大存在边际递减效应,超过某个阈值后变化不大,原因在于圆柱形纤维的背流侧存在低流速区域。对于常规G4纤维过滤材料,最佳的清洗流速范围为0.8～1.0m/s,清洗时间30～35s。清洗过程存在快速、过渡和恒定三个不同的阶段,快速阶段约为达到去除率达到恒定所需时间的25%,且流速越大,达到恒定去除率所需时间越短。对于G4,本课题研究得到水清洗方式下颗粒去除率随清洗流速和时间变化的关系式为:E（v,t）=1.1-0.29e-0.48v-0.81e-0.11vt,（0＜v＜2.1,t＞0）,理论计算的精度在±3%以内。此外,降低纤维表面能可以降低粘附力以提高纤维过滤材料的清洗性能,当纤维表面能降低到颗粒表面能的1/4,效果更为显著。相对湿度通常以非线性的规律影响粘附力,但对水清洗方法的影响较小,在干燥环境中CFD-DEM耦合模型较为准确,与实验的相对误差为3.27%。沉积颗粒粒径较大时,更容易清洗去除,对于粒径为4～5μm的较大颗粒,对应的最佳清洗流速范围约为0.6～0.8m/s。最后,构建了不同纤维直径、填充率和厚度的纤维过滤材料模型,通过分析颗粒的沉积分布和流场特性,讨论了基本结构参数对过滤和清洗再生性能的影响。结果表明,纤维过滤材料的前段清洗效果较好,超过80%的颗粒可以被去除,但纤维过滤材料的中段清洗效果欠佳。增大纤维直径、减小填充率和厚度有利于纤维过滤材料的清洗,然而会降低过滤性能,可以通过调控纤维过滤材料的结构参数来平衡其过滤和再生性能,最佳的结构参数为纤维直径15μm,填充率5～8%,从清洗的角度来说,滤料厚度越薄越好。本课题的研究,从物理本质上更加深入的认识了纤维过滤材料清洗过程的影响机制,也为可清洗纤维过滤材料的结构优化提供了理论依据。