一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质技术方案

本发明专利技术公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。其中，方法包括：通过建立卷烟的三维模型、流体仿真模型，模拟卷烟在恒流抽吸下滤棒、成形纸、卷烟纸、烟丝密度等单一因素变化对卷烟通风率及吸阻的影响，旨在找出稳定卷烟通风率的关键因素，并用实验验证仿真数据的正确性，为卷烟工艺参数的设定提供理论支持。本发明专利技术具有建模简单，建立空气域能更接近真实结果；烟丝结构，烟丝纤维建模、减少计算时间。减少计算时间。减少计算时间。

【技术实现步骤摘要】
一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质


[0001]本专利技术涉及卷烟
，更具体地，涉及一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]吸烟对人类健康的影响受到广泛关注,提高吸烟的安全性成为烟草行业能否提质增效的共同目标。如何在满足吸烟者需求的同时,尽量减少烟气中有害物质的含量,成为卷烟工业亟待解决的技术问题。卷烟对人体有危害的成分主要来自卷烟中的焦油，提高吸烟安全性重点集中在减少烟气中含有焦油的量。通风稀释是降焦最有效的方法之一，其原理是将空气引入主流烟气中，使烟气中焦油成分的相对量降低，降低经燃烧锥进入烟支中的气流速率，提高滤嘴的过滤效果。因此，卷烟通风率的稳定对保障吸食安全性和吸感非常重要。稳定烟支通风率，机台操作人员无直接有效地控制方法，是行业目前的难点。由于造成卷烟通风率偏差的因素多，控制十分困难，部分品牌卷烟通风稳定性较差。为了解决上述难题，国内外许多研究者采用计算流体力学的方法模拟卷烟内部气流场的分布特性，研究卷烟材料、工艺参数等对卷烟吸阻及通风率的影响。
[0003]现有研究对卷烟内部气流场的数值模拟计算提供了参考和依据，但是，当前卷烟流体仿真的研究局限于卷烟纸对卷烟通风率的影响，而卷烟其他部分的材料特性参数对卷烟通风率、吸阻的影响规律尚不清晰。
[0004]因此，如何提供一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质方法、系统、电子设备及存储介质成为本领域亟需解决的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。
[0006]本专利技术第一方面公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验方法；所述方法包括：
[0007]步骤S1、短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；
[0008]步骤S2、模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；
[0009]步骤S3、模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；
[0010]步骤S4、仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获
得不同因素对卷烟的影响。
[0011]根据本专利技术第一方面的方法，在所述步骤S1中，所述物理参数包括：
[0012]几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；
[0013]材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻力特性参数、空气密度和空气黏度。
[0014]根据本专利技术第一方面的方法，在所述步骤S1中，所述方法还包括：
[0015]为了使仿真结果更加逼近短支烟在真实抽吸过程中内部气流场的分布情况，在短支烟的外部增设了一个柱状空气域，空气域的直径设置为短支烟直径的10倍，且一侧端面与短支烟的滤嘴端面平齐。
[0016]根据本专利技术第一方面的方法，在所述步骤S3中，所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性的方法包括：
[0017]所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，得到了卷烟压降分布特性图和卷烟气流场流线分布图，根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值，计算所述压降值与标准压降值的差值，如果差值在预设的区间范围内，则验证了所述仿真三维模型是正确的；如果差值不在预设的区间范围内，则验证所述仿真三维模型是不正确的。
[0018]根据本专利技术第一方面的方法，在所述步骤S4中，所述将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响的方法包括：
[0019]取通风孔的有效个数分别为34、36、38、40和42，采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0020]根据本专利技术第一方面的方法，在所述步骤S4中，所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响的方法包括：
[0021]单独增大滤棒丝束孔隙率，分析所述滤棒丝束孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
[0022]单独增大滤棒成形纸孔隙率，分析所述滤棒成形纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0023]根据本专利技术第一方面的方法，在所述步骤S4中，所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响的方法还包括：
[0024]单独增大烟丝段孔隙率，分析所述烟丝段孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
[0025]单独增大卷烟纸孔隙率，分析所述卷烟纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0026]本专利技术第二方面公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验系统；所述系统包括：
[0027]第一处理模块，被配置为，短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；
[0028]第二处理模块，被配置为，模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构
进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；
[0029]第三处理模块，被配置为，模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；
[0030]第四处理模块，被配置为，仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响。
[0031]根据本专利技术第二方面的系统，所述第一处理模块具体被配置为，所述物理参数包括：
[0032]几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；
[0033]材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种短支烟通风率建模与仿真实验方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1、短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；步骤S2、模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；步骤S3、模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；步骤S4、仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响。2.根据权利要求1所述的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述物理参数包括：几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻力特性参数、空气密度和空气黏度。3.根据权利要求1所述的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述方法还包括：为了使仿真结果更加逼近短支烟在真实抽吸过程中内部气流场的分布情况，在短支烟的外部增设了一个柱状空气域，空气域的直径设置为短支烟直径的10倍，且一侧端面与短支烟的滤嘴端面平齐。4.根据权利要求1所述的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性的方法包括：所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，得到了卷烟压降分布特性图和卷烟气流场流线分布图，根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值，计算所述压降值与标准压降值的差值，如果差值在预设的区间范围内，则验证了所述仿真三维模型是正确的；如果差值不在预设的区间范围内，则验证所述仿真三维模型是不正确的。5.根据权利要求2所述的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法，其特征在于，在所述步骤S4中，所述将短支烟各...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏甲欣，肖辉，李静怡，邓文晗，赵航，姚森，梅超，王秀山，
申请(专利权)人：河南中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：