(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210696667.4 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 哈尔滨理工大 学 地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区学 府路52号哈尔滨理工大 学 (72)发明人 田冀超　 (74)专利代理 机构 哈尔滨三目知识产权代理事 务所(普通 合伙) 23214 专利代理师 刘冰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数 值模拟方法 (57)摘要 一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数 值模拟方法， 属于力学模拟领域。 在保证正常生 产操作的前提下， 设计适宜的排风罩形式， 能有 效地排除烟叶粉尘， 排风罩的外型的确定前提需 模拟出吸气的数值模拟， 因此本申请关于烟罩气 流的模拟进行了相关设计。 一种烟草复烤过程中 上吸气罩气流气场数值模拟方法， 包括： 确定研 究对象； 构造上吸罩数值模拟模型； 确定上吸罩 模型及边界条件； 计算条件参数； 确定动量方程 的边界条件； 确定k方程和e方程的边界条件。 本 发明通过数值模拟和吸气罩物理模型相结合的 方法， 以辅助烟草复烤过程安装适合的吸气罩， 本发明方法参数设置合理、 数值模拟准确。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 115186451 A 2022.10.14 CN 115186451 A 1.一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数值模拟方法， 其特征在于： 所述方法通过 以下步骤实现： 确定研究对象的步骤； 构造上吸罩数值模拟模型的步骤； 确定上吸罩模型及边界条件的步骤； 计算条件参数的步骤； 确定动量方程的边界条件的步骤； 确定k方程和e 方程的边界条件的步骤。 2.根据权利要求1所述的一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数值模拟方法， 其特 征在于： 所述的确定研究对象的步骤具体为： (1)采用气流数值计算预测法和物理模型复测相结合的方法求得设计参数， 确定排风 口的位置； 在数值计算 时， 设排风罩内的气流为三维非定常等温湍流不可压缩的气体运动并用差 分近似方法求 解一方程式； (2)排风罩的尺寸选择80 ×100cm， 高度设置 0.5m， 罩口风速为 4m/s， 挡板 长度为0.3m； (3)在建立几何模型之后， 进行网格划分， 在网格划分时， 选择单元合理搭配使用； 采用 程序划分成四面体网格， 均匀分布在罩口面至罩子管道接口面部分区域， 以及罩口至操作 台面部分区域， 两个区域视为 一个整体； (4)设定边界条件； 速度大小取负值， 模拟吸入口出口设为压力出口边界条件其它面施加壁面边界条件， 采用标准 壁面函数计算； (5)确定物质性质； 将流动粉尘设定为空气， 密度1.225千克每立方米， 比热容为1006.43J/kg ·K， 热传导 系数0.0242； (6)求解计算： 在fluent中， 采用分离隐式有限体积方法求解三维N ‑S方程， 湍流模型采用标准k ‑e模 型， 利用SIMPLE C算法解决压力与速度祸合问题。 3.根据权利要求2所述的一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数值模拟方法， 其特 征在于： 所述的构造上吸罩数值模拟模型的步骤具体为： 按照控制风速法设计 计算； 罩口尺寸： 罩长边： A＝a+0.4 ×H×2； 罩短边： B＝b+0.4 ×H×2； a， 工作台操作区域 面积矩形的长边， 单位米； b， 工作台操作区域 面积矩形的短边， 单位米； H， 操作台面距离罩口 的高度， 单位米； 罩口周长： P＝A ×2+B×2； 排风量： L＝KPHvx； 当量直径： D＝2 ×a×b/(a+b)；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115186451 A 2根据公式计算 排风罩尺寸及排 风量； 罩口尺寸： 罩长边为1.06米； 罩短边为0.86米； 取罩口尺寸1 ×0.8米； 则罩口周长为3.6米； 排风量L为3810立方米 每小时； 操作题台面上操作位置选择置于上吸罩吸入风口的垂直中心； 上吸罩罩口与台面上操 作台距离设为间距0.5～0.7米， 排风罩罩口距离操作台面的高度在两个模型中都选择0.7 米。 4.根据权利要求3所述的一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数值模拟方法， 其特 征在于： 所述的确定上吸罩模型及边界条件的步骤， 具体为： (1)确定左侧面、 右侧面； 参考解把作业的现场情况， 烟叶粉尘容易受到横向气流的干扰， 在左侧面、 右侧面气体 明显流向上吸罩， 设定为自由界面； (2)确定前立 面、 后立面； 前立面、 后立面在这个算例中都设定为压力入口； 气流从整个左侧面被吸入， 流向上吸 罩罩口； (3)确定管道接口面； 上吸罩与通 风系统管道连接 接口断面呈负压， 将此面设定为压力出口； (3)确定台面； 台面简化 为壁面； (3)确定模型尺寸； 在对模型空间尺寸的取值上， 长x和宽y方向的取值按照解把工作岗位实际情况近似x 取1米， y取1.2米； 另外， 排风罩距离后立面0.2米， 距离左侧面0.2米， 解把操作的操作台相对于排风罩罩 口居中布置 。 5.根据权利要求4所述的一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数值模拟方法， 其特 征在于： 所述的计算条件参数的步骤， 具体为： k方程和e方程的边界条件是每一次计算前通过计算输入； 每个工况采用了大约8000个 计算结点， 采用设定时间。 6.根据权利要求5所述的一种烟草复烤过程中上吸气罩气流气场数值模拟方法， 其特 征在于： 所述的确定动量方程的边界条件的步骤， 具体为： (1)固定壁 面； 在靠近边界处采用了壁 面函数法， 壁 面处各量的边界值如下： ①与壁面平行的速度无因次边界条件为： u＝0， v＝0， w ＝0； 在粘性支层范围内的内节点， 其粘性系数：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115186451 A 3