卷煙濾嘴中煙氣流動(dòng)以及顆粒有害成分過濾截留的CFD模擬研究.pdf

1、卷煙濾嘴可以過濾掉煙氣中的多種有害物質(zhì)，降低卷煙對(duì)抽吸者的健康危害，因此提高卷煙濾嘴的性能顯得極具研究?jī)r(jià)值。目前對(duì)于卷煙濾嘴的研究主要是依靠實(shí)驗(yàn)手段，這樣不僅投入巨大而且一些結(jié)果無(wú)法通過實(shí)驗(yàn)獲得，而通過CFD模擬手段不僅可以大大降低成本還能獲得實(shí)驗(yàn)無(wú)法獲得的一些結(jié)果和參數(shù)。
　　本文基于多孔介質(zhì)理論以及體積平均的方法構(gòu)建整只濾嘴尺寸下的物理模型，通過計(jì)算得到整只濾嘴過濾介質(zhì)過濾煙氣中顆粒物的算法表達(dá)式。根據(jù)質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒原理，

2、建立了纖維形狀為Y型的醋纖濾嘴內(nèi)煙氣的流動(dòng)以及濾嘴截留煙氣中顆粒有害成分的計(jì)算流體力學(xué)模型。采用UDF(User Defined Function)程序來描述卷煙單口抽吸((2秒內(nèi))）煙氣速度的變化以及煙氣中顆粒物在濾嘴纖維過濾介質(zhì)內(nèi)的各種過濾機(jī)制，并以源項(xiàng)的形式添加進(jìn)Fluent默認(rèn)方程進(jìn)行求解計(jì)算。模型考慮了濾嘴慣性阻力對(duì)煙氣流動(dòng)的影響，在較高速度條件下使得模擬結(jié)果更加準(zhǔn)確。運(yùn)用商業(yè)軟件Fluent6.3對(duì)卷煙單口抽吸過程中濾嘴內(nèi)煙

3、氣的流動(dòng)以及顆粒的截留進(jìn)行模擬分析。
　　模擬得到了卷煙濾嘴內(nèi)煙氣速度，壓力以及煙堿粒子體積分?jǐn)?shù)分布云圖。為了驗(yàn)證模型的有效性，從三個(gè)方面（煙氣速度，濾嘴孔隙率和濾嘴厚度）將模擬結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示:煙堿粒子過濾效率的模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好;在單口抽吸的開始階段和結(jié)束階段，模擬結(jié)果比文獻(xiàn)報(bào)道的理論模型預(yù)測(cè)結(jié)果更加符合實(shí)際情況。
　　運(yùn)用上述建立的模型對(duì)空腔濾嘴進(jìn)行相應(yīng)的模擬研究，