香烟过器的流场分析通过基于微CT的几何和CFD模拟
Yunfei Song1, Zixuan Liu2, Zhiwei Sun3
1The Institute of Technological Sciences, Wuhan University, Wuhan, 430072, China.
Heliyon
|April 22, 2024
概括
这项研究使用微CT和数值模拟来分析香烟过器中的空气流量. 调查结果揭示了包装纸和空腔如何显著影响空气流动力学,这对于减少吸烟危害至关重要.
科学领域:
- * 工程与材料科学 * 工程与材料科学
- *流体动力学和多孔媒体研究
背景情况:
- * 香烟过器对于减少危害和吸烟体验至关重要.
- *了解内部流量分布对于优化过器设计至关重要.
研究的目的:
- * 调查包装纸和空洞对香烟过器空气流量的影响.
- *为了验证一个多孔介质模型来预测压力下降.
- * 在不同的孔隙条件下分析流域特征.
主要方法:
- *微计算机断层扫描 (micro-CT) 逆向工程用于3D模型构建 (精度为4.05μm).
- * 开发一个整体的多孔介质模型和空腔过过器的局部模拟模型.
- *使用已确定的边界条件模拟流场动态.
主要成果:
- *多孔介质模型准确预测了压力下降 (与实验结果的偏差小于3.5%).
- * 包装纸和空洞在酸盐纤维接口附近显著增加了空气流速 (分别为141.54%和130.77%).
- *包装纸的多孔度增加 (0.69到0.99) 导致速度更快 (+14.46%) 和压力更低 (-29.09%).
结论:
- * 孔隙介质模型有效地预测了香烟过器的压力下降.
- * 包装纸和空洞是影响内部空气流动的关键结构元素.
- * 过器设计的修改可以优化空气流量,减少伤害和增强吸烟体验.


