大气中的细颗粒物(PM2.5)污染问题已经对生态环境以及人类健康产生了严重影响,并越来越受到人们的关注。纤维过滤器是应用最广泛的空气除尘器,整体捕集效率很高,但是它对于细颗粒物的分级捕集效率却难以满足更加严格的控制排放的要求。有研究发现,异形纤维由于其比表面积大的特点,相比于圆形纤维,对扩散机制主导时的细颗粒物有更大的捕集效率。异形纤维构成的纤维过滤器虽然能够在一定程度上提高对细颗粒物的扩散捕集效率,但是提高的幅度有限,还是不能满足某些特定场合的严格要求。当静电作用加入到纤维过滤器中时,能大大提高纤维过滤器的除尘效率。针对上述问题,开展了本文以下相关研究。本文首先采用格子Boltzmann-元胞自动机概率(LB-CA)模型,模拟了矩形、三叶形、四叶形和三角形这四种典型异形纤维周围的流场分布和扩散捕集效率。并结合经典的圆形纤维的系统压降和扩散效率的公式,提出了异形纤维的压降比和扩散效率比的拟合公式。结果发现,异形纤维的系统压降由纤维的摩擦面积和迎风面积共同决定。异形纤维旋转对称性越好,系统压降随角度的变化就越小。异形纤维的扩散捕集效率比与纤维放置角度和贝克莱数基本无关,与长短轴比成正比。异形纤维的比表面积均大于同体积分数的圆形纤维,因此异形纤维的扩散捕集效率均大于圆形纤维,且椭圆纤维在相同比表面积下的扩散捕集效率最大。然后利用LB-CA模型模拟了扩散机制下椭圆纤维非稳态捕集颗粒过程与性能,包括沉积颗粒在纤维表面的生长过程,并且定量研究了系统压降和捕集效率随沉积颗粒质量的动态变化规律。结果发现,当扩散机制主导时,初始阶段细颗粒物会比较均匀地沉积在椭圆纤维表面,后面随着沉积颗粒枝簇长大,改变了流场的分布以及捕集面积,颗粒会更多地在迎风面上沉积,尤其是长轴的迎风端。当颗粒粒径或入口速度越小时,椭圆标准化压降的增长速度就越快;不同长短轴比时椭圆纤维的标准化压降的变化规律基本一致。椭圆纤维标准化压降随颗粒沉积质量呈指数增长关系。当颗粒粒径、入口速度或椭圆纤维长短轴比越小时,椭圆纤维标准化效率的增长速度就越快,且标准化效率随颗粒沉积质量呈线性增加关系。最后,利用LB-CA模型模拟了清洁工况下,单极性驻极体纤维捕集带电细颗粒物的效率。先模拟圆形驻极体纤维的捕集效率,验证了模型的准确性。之后又模拟了不同条件下,椭圆驻极体纤维的捕集效率变化规律。结果发现,椭圆驻极体纤维的捕集效率是由流体曳力、库伦力和布朗力共同作用决定的。当颗粒粒径增大时,捕集效率先增大后减小;捕集效率与纤维和颗粒带电量都成正比关系;当流体入口速度增大时,捕集效率不断下降;不同椭圆长短轴比时,捕集效率基本相同。