專利名稱：風(fēng)力送絲過程的模擬方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種卷煙行業(yè)風(fēng)カ送絲過程的模擬方法。
背景技術(shù)：
風(fēng)カ送絲在卷煙行業(yè)應(yīng)用較多，其中比較常見的是風(fēng)カ送絲管道在實(shí)際生產(chǎn)過程中承擔(dān)著煙絲從貯絲柜到各個(gè)卷接機(jī)組的輸送作用。煙絲的風(fēng)カ輸送過程中，輸送氣流速度以及管道的路徑布局、轉(zhuǎn)彎半徑等是關(guān)系風(fēng)送エ藝好壞和經(jīng)濟(jì)性的重要因素。輸送風(fēng)速太低則容易形成脈動(dòng)流，使摩擦カ損失増大，且易造成管道堵塞。反之，如輸送風(fēng)速過高，不僅能耗増加，畑絲碰撞摩擦導(dǎo)致造碎加劇影響卷煙品質(zhì)，而且輸送管、彎頭的磨損嚴(yán)重。同時(shí)，風(fēng)力送絲過程中，煙絲在管道中的物理過程很難得到認(rèn)識(shí)和了解，而且也很難通過有效手段及工具進(jìn)行測量獲得；風(fēng)力送絲的負(fù)壓吸風(fēng)、風(fēng)速等エ藝參數(shù)是影響整個(gè)風(fēng)送過程的關(guān)鍵因素。然而，目前針對(duì)風(fēng)力送絲的選擇及其管道的布置等很難考慮這些內(nèi)部的過程性指標(biāo)，尤其是煙絲輸送過程中的管道內(nèi)部細(xì)節(jié)很難被直觀量化。煙絲造碎問題是風(fēng)カ輸運(yùn)中突出的問題，而造碎除了和煙絲本身的品質(zhì)有關(guān)外， 其風(fēng)カ速度和輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)對(duì)其影響較大，且煙絲結(jié)構(gòu)是影響卷接質(zhì)量的重要指標(biāo)。目前針對(duì)風(fēng)力送絲過程的評(píng)價(jià)以風(fēng)送前后煙絲結(jié)構(gòu)參數(shù)為直接依據(jù)，尤其是對(duì)葉絲風(fēng)選エ藝評(píng)價(jià)起關(guān)鍵作用的造碎率，通常只能通過測試數(shù)據(jù)對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，而對(duì)風(fēng)カ送絲過程機(jī)理不能有效地描述和分析。因此，如何采用ー種新的方法將其內(nèi)部過程進(jìn)行模型模擬，以獲取其內(nèi)部運(yùn)動(dòng)參數(shù)是ー個(gè)較新的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的風(fēng)カ送絲過程中的模擬方法。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種風(fēng)カ送絲過程的模擬方法，用于對(duì)卷煙行業(yè)中風(fēng)カ送絲過程進(jìn)行模擬研究，其包括以下步驟1)獲取風(fēng)力送絲過程中若干個(gè)數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2)根據(jù)對(duì)實(shí)際風(fēng)カ送絲管道物理結(jié)構(gòu)的測繪，建立相應(yīng)的物理模型；3)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況及合理的數(shù)學(xué)假設(shè)選擇科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型；4)對(duì)物理模型的初始邊界條件進(jìn)行定義和設(shè)置；5)將建立的物理模型和數(shù)學(xué)模型引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件中進(jìn)行模擬計(jì)算；6)獲取與步驟1)中的數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)相對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的模擬計(jì)算結(jié)果；7)將步驟1)中各數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)處的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，若模擬計(jì)算結(jié)果與步驟1)中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相否，則進(jìn)入步驟8)；若模擬計(jì)算結(jié)果與步驟1)中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不相否，則通過過程分析，對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行修正，然后回到步驟3)中；8)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析處理和總結(jié)歸納，獲得風(fēng)カ送絲過程中的相關(guān)優(yōu)化參數(shù)。優(yōu)選地，在步驟幻中模擬計(jì)算時(shí)，是將風(fēng)力送絲過程中的煙絲流假設(shè)為連續(xù)氣體流動(dòng)中離散的固體粒子，具有氣固兩相流的特征。優(yōu)選地，在步驟8)之后，得到經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證的可靠數(shù)學(xué)模型。本發(fā)明的風(fēng)カ送絲過程的模擬方法，引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件進(jìn)行模擬計(jì)算，改變現(xiàn)有風(fēng)カ送絲過程中，其內(nèi)部狀態(tài)的分析以經(jīng)驗(yàn)為主或簡單理論了解的現(xiàn)狀，為具體過程提供更有力的數(shù)據(jù)支撐，為研究風(fēng)カ送絲過程機(jī)理提供了一種有效的方法。


圖1是本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的方案進(jìn)ー步說明。如圖1所示，本發(fā)明提供一種風(fēng)カ送絲過程的模擬方法，用于對(duì)卷煙行業(yè)中風(fēng)カ 送絲過程進(jìn)行模擬研究，主要包括以下步驟1)獲取風(fēng)力送絲過程中若干個(gè)數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以用于后續(xù)模擬計(jì)算的結(jié)果對(duì)比。這些數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)的選擇以能夠?qū)嶋H獲取內(nèi)部數(shù)據(jù)為原則，理論上參照點(diǎn)越多，對(duì)模擬方法檢驗(yàn)的可靠性越大；2)根據(jù)對(duì)實(shí)際風(fēng)カ送絲管道物理結(jié)構(gòu)的測繪，建立相應(yīng)的物理模型；3)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況及合理的數(shù)學(xué)假設(shè)選擇科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型，主要是結(jié)合車間現(xiàn)有風(fēng)カ送絲管道的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的風(fēng)カ送絲エ藝參數(shù)，在生產(chǎn)實(shí)際的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)實(shí)條件及合理的數(shù)學(xué)假設(shè)選擇科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型；4)對(duì)物理模型的初始邊界條件進(jìn)行定義和設(shè)置，即在模型建立后，根據(jù)風(fēng)カ送絲的實(shí)際情況，對(duì)風(fēng)カ送絲的初始條件，即可以測量獲得的各種邊界條件予以確認(rèn)，并根據(jù)上述參數(shù)對(duì)物理模型的相應(yīng)邊界進(jìn)行定義和設(shè)置，同時(shí)對(duì)涉及假設(shè)和相應(yīng)簡化等前提條件的參數(shù)進(jìn)行分析評(píng)價(jià)及確定；5)將建立的物理模型和數(shù)學(xué)模型引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)軟件中進(jìn)行模擬計(jì)算，計(jì)算時(shí)是將風(fēng)カ送絲過程中的煙絲流假設(shè)為連續(xù)氣體流動(dòng)中離散的固體粒子，具有氣固兩相流的特征；6)獲取與步驟1)中的數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)相對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的模擬計(jì)算結(jié)果，用于后續(xù)的對(duì)比分析；7)將步驟1)中各數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)處的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，若模擬計(jì)算結(jié)果與步驟1)中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相否，則進(jìn)入步驟8)；若模擬計(jì)算結(jié)果與步驟1)中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不相否，則通過過程分析，對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行修正，然后回到步驟3)中；8)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析處理和總結(jié)歸納，獲得風(fēng)カ送絲過程中的相關(guān)優(yōu)化參數(shù)。9)獲得經(jīng)過驗(yàn)證的可靠數(shù)學(xué)模型。。在以上步驟中，因風(fēng)カ送絲過程是ー個(gè)復(fù)雜的流體力學(xué)問題，屬于氣體和固體混合的兩項(xiàng)流，物理模型和數(shù)學(xué)模型的科學(xué)建立是該方法應(yīng)用的關(guān)鍵內(nèi)容之一，并因?yàn)檎麄€(gè)流體動(dòng)力學(xué)過程中涉及的計(jì)算數(shù)據(jù)比較龐大，要想獲得好的模擬結(jié)果就必須以犧牲計(jì)算時(shí)間為代價(jià)。因此，需在計(jì)算精度和計(jì)算時(shí)間之間找ー個(gè)平衡點(diǎn)，模擬計(jì)算中必須設(shè)置適當(dāng)?shù)挠?jì)算精度和收斂精度。本發(fā)明通過步驟7)中的對(duì)比驗(yàn)證，檢驗(yàn)?zāi)M方法與實(shí)際過程的相關(guān)性，指導(dǎo)模擬過程的優(yōu)化及修正，在步驟8)中，選用合理的處理工具得到實(shí)際的指導(dǎo)性結(jié)論，最終獲得風(fēng)カ送絲的相關(guān)優(yōu)化參數(shù)，獲得經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證的可靠數(shù)學(xué)模型。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)技術(shù)是以高等流體力學(xué)和數(shù)學(xué)分析為基礎(chǔ)，面對(duì)流體運(yùn)動(dòng)控制方程，利用數(shù)值模擬方法得到流動(dòng)現(xiàn)象的數(shù)值解或近似解的應(yīng)用性科學(xué)。CFD技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，所有涉及流體運(yùn)動(dòng)、熱交換、質(zhì)量傳遞等現(xiàn)象的問題幾乎均可采用CFD方法進(jìn)行模擬和分析。針對(duì)風(fēng)力送絲過程中的煙絲流，可看作連續(xù)氣體流動(dòng)中離散的固體粒子，具有氣固兩相流的特征，利用CFD數(shù)值模擬軟能很好地解決相關(guān)模型的建立，CFD數(shù)值模擬技術(shù)不僅能突破一些實(shí)驗(yàn)條件的限制，完成有關(guān)流體運(yùn)動(dòng)的過程機(jī)理分析，且其模擬結(jié)果豐富，有助于系統(tǒng)評(píng)價(jià)并優(yōu)化工程設(shè)計(jì)，是ー種經(jīng)濟(jì)有效的研究手段。風(fēng)カ送絲模擬方法就是將計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)技術(shù)(CFD)引入風(fēng)カ送絲的過程研究， 通過構(gòu)建數(shù)學(xué)模型和物理模型，引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件的方法，針對(duì)風(fēng)力送絲的物理過程進(jìn)行模擬，并對(duì)相應(yīng)的模擬結(jié)果與實(shí)際對(duì)比測量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，最終獲得風(fēng)カ送絲過程內(nèi)部參數(shù)的相應(yīng)結(jié)論。該模擬方法一旦得到驗(yàn)證并實(shí)際使用，對(duì)比傳統(tǒng)的工程技術(shù)手段有很多優(yōu)勢，其有益效果如下一、改變現(xiàn)有風(fēng)カ送絲過程中，其內(nèi)部狀態(tài)的分析以經(jīng)驗(yàn)為主或簡單理論了解的現(xiàn)狀，為具體過程提供更有力的數(shù)據(jù)支撐；ニ、實(shí)現(xiàn)相關(guān)優(yōu)化過程的計(jì)算機(jī)模擬，一旦模型得到驗(yàn)證，可以通過改變初始輸入條件獲得不同條件下的風(fēng)カ送絲過程的內(nèi)部狀態(tài)，從而可節(jié)省在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行試驗(yàn)、測試等需耗費(fèi)的人力、物力成本，實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)カ送絲過程的模擬方法，用于對(duì)卷煙行業(yè)中風(fēng)カ送絲過程進(jìn)行模擬研究，其特征是包括以下步驟1)獲取風(fēng)力送絲過程中若干個(gè)數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；2)根據(jù)對(duì)實(shí)際風(fēng)カ送絲管道物理結(jié)構(gòu)的測繪，建立相應(yīng)的物理模型；3)結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況及合理的數(shù)學(xué)假設(shè)選擇科學(xué)合理的數(shù)學(xué)模型；4)對(duì)物理模型的初始邊界條件進(jìn)行定義和設(shè)置；5)將建立的物理模型和數(shù)學(xué)模型引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件中進(jìn)行模擬計(jì)算；6)獲取與步驟1)中的數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)相對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的模擬計(jì)算結(jié)果；7)將步驟1)中各數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)處的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)點(diǎn)處的模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，若模擬計(jì)算結(jié)果與步驟1)中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相否，則進(jìn)入步驟8)；若模擬計(jì)算結(jié)果與步驟1)中獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不相否，則通過過程分析，對(duì)數(shù)據(jù)模型進(jìn)行修正，然后回到步驟 3)中；8)對(duì)模擬計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析處理和總結(jié)歸納，獲得風(fēng)カ送絲過程中的相關(guān)優(yōu)化參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力送絲過程的模擬方法，其特征是在步驟幻中模擬計(jì)算吋，是將風(fēng)力送絲過程中的煙絲流假設(shè)為連續(xù)氣體流動(dòng)中離散的固體粒子，具有氣固兩相流的特征。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力送絲過程的模擬方法，其特征是在步驟8)之后，得到經(jīng)過反復(fù)驗(yàn)證的可靠數(shù)學(xué)模型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種引入計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的風(fēng)力送絲過程中的模擬方法，用于對(duì)卷煙行業(yè)中風(fēng)力送絲過程進(jìn)行模擬研究，該方法首先建立物理模型和數(shù)學(xué)模型，然后設(shè)置初始條件，在計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件中進(jìn)行模擬計(jì)算，通過模擬計(jì)算結(jié)果和數(shù)據(jù)檢測點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，獲得優(yōu)化的參數(shù)和可靠的數(shù)學(xué)模型，為具體風(fēng)力送絲過程提供有力的數(shù)據(jù)支持，節(jié)省在現(xiàn)實(shí)中進(jìn)行試驗(yàn)、測試等需耗費(fèi)的人力、物力成本。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102567559SQ20101061946
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者余文, 劉江, 宋世強(qiáng), 李瓊, 胡慶清, 蒲應(yīng)龍, 趙厲罡, 黃春艷 申請人:貴州中煙工業(yè)有限責(zé)任公司