陶瓷膜过滤技术具有精度高、过滤稳定及环境适应性强等优势,广泛应用于饮用水、医药及食品生产等领域,并在分离、澄清、纯化、浓缩、除菌、除盐等生产工艺过程中展现出巨大潜力。本文针对现有的陶瓷膜过滤器设备,通过CFD技术对陶瓷膜过滤器纯水过滤过程进行数值模拟研究,对过滤器内部流场进行分析。本文首先采用ANSYS Fluent软件对膜元件和膜组件过滤器纯水全量过滤过程进行数值模拟。研究了入口流量、膜孔径及过滤方式等参数对膜元件和膜组件过滤器的过滤性能的影响。结果表明:过滤压差与入口流量成正比,并呈现较好的线性关系,并且膜孔径越小则过滤压差增长速率越快。过滤压差随着膜孔径的减小而增大;主要压力损失发生在渗透过程,其他压力损失很小,甚至可以忽略不计。最外层膜通道、中间层通道及最内层通道对膜元件纯水通量的贡献率高低是:最外层通道>中间层通道>最内层通道。当膜孔径很小时,最内层的通道的渗透量很少,几乎可以忽略不计。膜组件过滤过程中的过滤压差小于膜元件过滤过程中的过滤压差。采用全量过滤方式时,膜组件过滤器的过滤效率大于膜元件过滤器,能减少过滤器的运行成本,提高产水的产量,还能延长陶瓷膜的使用寿命,从而提高经济效益。然后运用Fluent对膜元件过滤器错流过滤过程进行数值模拟,研究了入口流速、操作压差、膜孔径及过滤方式对其错流过滤性能的影响。分析结果表明:内压式膜元件错流过程中,增大入口流量、增大操作压差以及减小膜孔径都能提高膜渗透通量,其中膜孔径对渗透通量的影响更为显著。提高入口流量和操作压差对膜元件各膜通道的纯水通量贡献率无明显作用,但膜孔径的增大使得各膜通道的纯水通量贡献率更均匀。各膜通道贡献率主要影响因素是膜孔径和膜通道构型。采用内压式过滤时,膜通道内的流速最大,其靠近通道表面的切向流速较大,其所受的切向剪切应力较大;若过滤污水,在膜通道内表面的污染速度和程度都较小。而采用外压式过滤时,由于外壳腔体过水截面较大,其水流速度较低,甚至在腔体的产水口所在侧中部区域形成低速区,膜外表面切向速度低,切向剪切应力小;污水过滤时,更容易沉积污染颗粒;这导致外压式过滤时,膜外表面污染分布极为不均匀,缩短膜的使用寿命。在同操作参数下,内压式过滤的膜内通道表面的压力始终大于外压式过滤的外模表面的压力;内压式过滤时,膜元件的渗透通量始终大于外压式过滤时的渗透通量。最后,采用DPM模型对膜元件过滤器全量和错流过滤过程中颗粒运动轨迹进行模拟,并研究了不同过滤方式对颗粒轨迹的影响。结果表明:不同过滤方式过滤时过滤膜面的污染均匀程度:内压式错流>内压式全量>外压式错流>外压式全量;不同过滤方式过滤时颗粒捕捉率:内压式全量>外压式全量>过滤外压式错流>内压式错流。内压式错流过滤是最优的过滤方式,污染均匀,污染程度小。