基于CFD的新型密集烤房流場模擬及其結構優(yōu)化.pdf

1、我國是煙草生產大國。煙葉從田間收獲到包裝銷售，首個加工工藝便是煙草烘烤，煙草烘烤的質量會影響后續(xù)加工環(huán)節(jié)，甚至卷煙產品的質量。新型密集烤房可以提高煙草烘烤效率，煙草烘烤的質量會受到密集烤房內部環(huán)境的影響。將CFD技術應用到新型密集煙草烤房中，獲取烤房內部流場環(huán)境信息，對提高煙草烘烤效率有較好的實際意義。
　　本研究基于CFD方法對新型密集煙草烤房內部環(huán)境進行分析。應用離散相模型建立烤房的水分蒸發(fā)模型，對其內部熱濕環(huán)境進行數值模擬，

2、利用煙草烘烤試驗數據，如測量的煙草重量變化等，驗證所建立的烤房CFD模型。利用多孔介質模型對烤房內部煙草區(qū)域研究，分析不同多孔介質參數對烤房內溫度分布的影響。對烤房內部氣流速度場進行數值模擬，研究不同通風孔數量、導流板角度和排濕口位置對氣流環(huán)境的影響，從而對新型煙草烤房進行結構的優(yōu)化設計。得到的主要結論如下:
　　(1)對烘烤過程烤房溫濕度和煙葉重量變化進行試驗研究。煙葉上層區(qū)域溫度始終低于下層區(qū)域，煙葉上層區(qū)域空氣相對濕度高于下

3、層區(qū)域，非煙草區(qū)域的相對濕度較低并基本保持一致，烘烤過程煙葉失重速率分成四個階段。
　　(2)確定應用離散相模型對烤房內部煙草水分蒸發(fā)進行建模。多相流模型在入口邊界引入煙草水分，與水分由煙草葉片排出不相符，在煙草區(qū)域設置入口邊界，則會影響烤房氣流流動性;應用離散相模型對煙草水分蒸發(fā)現象建模，可以在烤房內部任何位置創(chuàng)建非結構平面引入煙草水分，并且不會影響烤房氣流流動。
　　(3)采用CFD方法研究新型密集烤房內部溫度場和濕度場

4、。CFD軟件計算得到的溫濕度值與烘烤試驗所測量數值的相關性較高，說明所建CFD模型可以對烤房內部熱濕環(huán)境進行預測。烤房底部區(qū)域溫度大于頂部區(qū)域，多孔介質內部溫度低于其外部區(qū)域，而水蒸氣質量分數分布與溫度相反?？紫堵屎皖w粒平均直徑的增加使得多孔介質內部熱傳導速度變快，在煙草烘烤過程中，適當的選擇裝煙密度可以提高烘烤效率。
　　(4)對新型密集煙草烤房進行結構優(yōu)化設計。通風孔數量的增加顯著提高了烤房內部氣流的平均速度，增加了氣流的流動