钻爆法施工将产生大量粉尘,除尘器技术作为隧道粉尘综合防治方法的一种,拥有良好的效益,在国内外隧道施工中得以推广。滤筒除尘器作为隧道除尘车的工作部分,其内部流场分布将直接影响隧道粉尘的处理效率。本文以滤筒除尘器为研究对象,结合某钻爆法隧道,基于气流组织的均匀性对除尘器内部结构展开了研究,主要内容如下:(1)以虹梯关隧道为背景,根据隧道产尘机理以及通风除尘要求,对隧道除尘车展开总体设计,计算确定了滤筒除尘器的处理风量、过滤风速、过滤面积等主要性能参数,依据参数合理选型及布置。(2)研究滤筒过滤机理,基于经典过滤理论,建立纤维过滤模型,分析粉尘直径、过滤速度、纤维直径等对过滤效率的单因素影响。介绍流体分析和优化设计所用的方法理论,为流场模拟及优化奠定基础。(3)分别建立滤筒顺序排列和错序排列的除尘器模型,在Fluent中模拟比较滤筒在不同布置方式下气流组织的速度分布、压力分布以及流量分布,并选用均匀性较高的布置方案。(4)为进一步提高滤筒除尘器的气流均匀性,基于均匀设计方法,对除尘器进行优化设计。以综合流量不均幅值为指标,导流板和出风口的结构参数为变量,进行16组试验,采用多元回归分析试验结果,构建关于导流装置结构参数的回归方程,将结构优化问题转化为有约束最小值问题。对比分析滤筒除尘器优化前后的流场,与优化设计的结果相互验证。(5)滤筒除尘器优化后,模拟不同工况下的流场分布,探究其在50%、75%和100%风量下的最佳工况。