某款电加热烟草产品的CFD仿真与实验验证

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以电加热卷烟为代表的新型烟草制品国内外市场潜力巨大,国内电加热卷烟研发起步较晚,市场占比小,技术上与国外产品存在一定差距。以国外某款典型电加热产品为研究对象,结合仿真分析与实验验证,获得产品在使用过程中的流场分布情况与热量传递规律。采用三维扫描技术和其他测量手段,建立用于仿真的三维模型。通过排正己烷和其他方法,测定烟草体积和质量,计算获得烟草孔隙率、骨架密度和阻力系数等参数。基于建立的三维模型与测量参数,对器具和烟支系统开展流场仿真,获得内部的流场分布情况;进行烟支和系统压降测试,入口速度与流量测试,与仿真结果对比,验证建立模型与参数的准确度和可靠性。采用红外热成像测温技术,获得器具加热片的电控加热行为,以及加热片表面稳态温度最大值与电流关系;通过仿真修正主要发热电阻-铂的电导率,与红外结果对比,获得加热片的可靠电热模型。通过仿真模拟系统在恒定电流下的静态加热过程以及动态抽吸过程,获得系统内部热流场分布特征与变化规律;对电加热器具进行改装,采用热电偶测定烟支内部气相温度,在仿真结果中提取相应位置温度进行对比验证。本文通过建模、仿真和实验验证,建立了一款电加热卷烟的可靠CFD仿真模型,对后续深入研究奠定了基础,对国内其他同类产品设计、研究与优化提供对比与参照,具有重要的研究意义与工程应用价值。
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