线性透气度流量盘内部流动特性研究

摘要

线性透气度流量盘是烟草计量专用标准件之一，烟草行业用它来校准卷烟纸透气度测试仪。为探讨线性透气度流量盘的流量随温度或压力变化的性能，对5种线性流量盘的内部流场进行了三维数值模拟。对基于FLUENT的数值仿真研究所开展的相关工作如下：
　　(1)在理论方面，研究了单球填充模型在渗流力学中的发展与应用。选用Ergun方程描述多孔介质内的流场。通过测量和计算，量化了多孔介质的两个参数（孔隙率和颗粒粒径）。引入Rasmussen气体状态方程来提高计算气体密度及粘度参数的准确性。通过计算流动雷诺数，分析了内部流场的流动状态。这样就为成功地实现线性透气度流量盘的数值模拟，确立了各种相关条件。
　　(2)本文介绍了渗流数值计算的有限体积法，并引出 FLUENT软件。基于FLUENT用户自定函数(UDF)接口，编写关于Rasmussen公式的C语言程序，实现对气体的密度与粘度的自定义。
　　(3)依据实际尺寸，建立了三维模型，用FLUENT对线性透气度流量盘的内部流场进行数值模拟。通过多组比对，表明数值模拟数据与实验结果相互吻合。而后，数值模拟主要从环境温度、环境压力以及压力差三个方面对出口流量的影响加以分析。通过对不同环境因素下的内部流场进行模拟，得到其出口体积流量变化曲线和相应的公式。研究结果使得线性透气度流量盘使用者能够很好地预见环境影响下所产生的误差，可以进一步加深对卷烟纸透气度测量准确性的理解。

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1 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 卷烟纸透气度与降焦减害

1.3 透气度检测技术

1.4 线性透气度流量盘

1.5 线性透气度流量盘的实验研究

1.6 研究内容

1.7 创新点

2 线性透气度流量盘的渗流力学原理及研究方法

2.1 线性透气度流量盘的基本原理

2.2 渗流力学

2.3 单球填充模型

2.4 Ergun方程

2.5 多孔介质重要参数

2.6 气体状态方程

3 计算流体力学及FLUENT软件

3.1.1 计算流体力学简介

3.1.2 数值计算方法

3.1.3 FLUENT软件

3.1.4 FLUENT下多孔介质模型

3.1.5 用户自定义

4 线性透气度流量盘的数值模拟

4.1 LD-C1线性透气度流量盘

4.2 其它线性流量盘的数值模拟

5 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

参考文献

附录 A 国际组织简介

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