[發明專利]一種煙葉烤機內部流場分析與調整方法

有效

• 申請號: 201711220794.2
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108228963B
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發明（設計）人: 梁坤峰;徐大勇;陳良元;李盈盈;劉瑞見;董彬;高鳳玲
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06T17/00;A24B3/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙) 41120
• 代理人: 劉興華

本發明涉及一種煙葉烤機內部流場分析與調整方法，通過簡化拷機內部設置的風機和孔板的計算模型，建立煙草烤機內部空氣流動區域的三維模型，對其進行流體動力學計算，獲得拷機內部流場信息，以不均勻系數為評價標準，統計流場內關鍵區域的流場參數，對烤機內的流場均勻性進行評價，不均勻系數越小表明氣流分布越均勻；以原始方案中烤機下方孔板的開孔率和傾斜角度為因素變量，設計正交實驗，得到最優因素水平組合；本發明對煙草烤機內部空氣的速度場、靜壓場進行分析和評價，為提高流場均勻性提供參考，可為改進烤機設計提供指導。

技術領域

本發明涉及煙草生產領域，具體的說是一種煙葉烤機內部流場分析與調整方法。

背景技術

在對煙葉進行處理的過程中需要使煙葉濕度達到要求的范圍。煙草烤機先將空氣加熱，使用風機將溫度高、濕度低的空氣經過下層孔板和網袋吹向煙葉，帶走煙葉內水分。煙葉平鋪在網袋和上層孔板之間，空氣流場的均勻程度直接影響到煙葉濕度的均勻性。傳統的實驗測量方法時間和經濟成本較高，而計算流體力學模擬的方法能夠以低成本和較快的速度模擬烤機內流場，為改進烤機設計提供指導。

發明內容

本發明的目的是提供一種煙葉烤機內部流場分析與調整方法，對煙草烤機內部空氣的速度場、靜壓場進行分析和評價，為提高流場均勻性提供參考。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種煙葉烤機內部流場分析與調整方法，包括以下步驟：

步驟一：對煙草烤機內部空氣流動區域建立三維模型；

步驟二：以流體力學中的二維風機模型為基礎，通過壓差跳躍的方法模擬流場中的風機，保留風機殼及出口影響空氣流動的結構特征；

步驟三：采用二維風機模型，在計算模型中賦予平面一個跳躍的壓差，這個壓差可以為常數，也可以為速度的函數，壓差與速度的關系用公式（1）表示：

（1）

式中：為風機兩側壓差；為壓差的多項式的系數；為垂直于風扇的速度；

步驟四：建立孔板的計算流體力學模型，以不同速度為計算的輸入，以孔板兩側對應的壓降為輸出，得到一組自變量和因變量；多孔介質的參數依據公式（2）確定；

（2）

式中：為多孔介質兩側壓差；為多孔介質厚度；為多孔介質的滲透率系數；為多孔介質的阻力系數；為空氣密度；為空氣粘度；

針對多孔介質特征參數計算結果的正負不一致問題，將孔板以及孔板前后區域視為一個整體，將其壓降和厚度代入公式（2）進行計算，得到多孔介質的特征參數；

步驟五：以不均勻系數為評價標準，統計流場內關鍵區域的流場參數，對烤機內的流場均勻性進行評價；

流場參數不均勻系數計算方法如下：

在工作區取n個測點，測得其流場參數，求算數平均值：

（3）

計算均方根偏差：

（4）

不均勻系數為：

(5)

不均勻系數越小表明氣流分布越均勻；

步驟六：以原始方案中烤機下方孔板的開孔率和傾斜角度為因素變量，依據正交實驗設計方法，設計正交實驗表；

步驟七：對正交實驗表內每個方案進行數值模擬實驗，對得到的流場計算速度和靜壓不均勻系數，并對正交實驗結果進行極差分析，得到最優因素水平組合；