[发明专利]一种烟叶烤机内部流场分析与调整方法

说明书

本发明涉及一种烟叶烤机内部流场分析与调整方法，通过简化拷机内部设置的风机和孔板的计算模型，建立烟草烤机内部空气流动区域的三维模型，对其进行流体动力学计算，获得拷机内部流场信息，以不均匀系数为评价标准，统计流场内关键区域的流场参数，对烤机内的流场均匀性进行评价，不均匀系数越小表明气流分布越均匀；以原始方案中烤机下方孔板的开孔率和倾斜角度为因素变量，设计正交实验，得到最优因素水平组合；本发明对烟草烤机内部空气的速度场、静压场进行分析和评价，为提高流场均匀性提供参考，可为改进烤机设计提供指导。

技术领域

本发明涉及烟草生产领域，具体的说是一种烟叶烤机内部流场分析与调整方法。

背景技术

在对烟叶进行处理的过程中需要使烟叶湿度达到要求的范围。烟草烤机先将空气加热，使用风机将温度高、湿度低的空气经过下层孔板和网袋吹向烟叶，带走烟叶内水分。烟叶平铺在网袋和上层孔板之间，空气流场的均匀程度直接影响到烟叶湿度的均匀性。传统的实验测量方法时间和经济成本较高，而计算流体力学模拟的方法能够以低成本和较快的速度模拟烤机内流场，为改进烤机设计提供指导。

发明内容

本发明的目的是提供一种烟叶烤机内部流场分析与调整方法，对烟草烤机内部空气的速度场、静压场进行分析和评价，为提高流场均匀性提供参考。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种烟叶烤机内部流场分析与调整方法，包括以下步骤：

步骤一：对烟草烤机内部空气流动区域建立三维模型；

步骤二：以流体力学中的二维风机模型为基础，通过压差跳跃的方法模拟流场中的风机，保留风机壳及出口影响空气流动的结构特征；

步骤三：采用二维风机模型，在计算模型中赋予平面一个跳跃的压差，这个压差可以为常数，也可以为速度的函数，压差与速度的关系用公式（1）表示：

（1）

式中：为风机两侧压差；为压差的多项式的系数；为垂直于风扇的速度；

步骤四：建立孔板的计算流体力学模型，以不同速度为计算的输入，以孔板两侧对应的压降为输出，得到一组自变量和因变量；多孔介质的参数依据公式（2）确定；

（2）

式中：为多孔介质两侧压差；为多孔介质厚度；为多孔介质的渗透率系数；为多孔介质的阻力系数；为空气密度；为空气粘度；

针对多孔介质特征参数计算结果的正负不一致问题，将孔板以及孔板前后区域视为一个整体，将其压降和厚度代入公式（2）进行计算，得到多孔介质的特征参数；

步骤五：以不均匀系数为评价标准，统计流场内关键区域的流场参数，对烤机内的流场均匀性进行评价；

流场参数不均匀系数计算方法如下：

在工作区取n个测点，测得其流场参数，求算数平均值：

（3）

计算均方根偏差：

（4）

不均匀系数为：

(5)

不均匀系数越小表明气流分布越均匀；

步骤六：以原始方案中烤机下方孔板的开孔率和倾斜角度为因素变量，依据正交实验设计方法，设计正交实验表；

步骤七：对正交实验表内每个方案进行数值模拟实验，对得到的流场计算速度和静压不均匀系数，并对正交实验结果进行极差分析，得到最优因素水平组合；