采用COMSOL的电子烟具卷烟多物理场仿真分析

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        对于一款新型卷烟产品的开发,我们需要从基本流体力学的关系中掌握相关材料的性能,如透气度(CORESTA,CU)。其中核心是吸阻设计,在吸阻设计的同时,需要将燃烧学(燃烧过程中烟气释放动力学源项数据增加进传递模型中)、多孔介质中烟气气溶胶的迁移及热量传递过程融入需要求解的N-S方程组中,并在此基础上进行多物理场分析,可以进一步获得逐口烟气出口温度,逐口吸阻、逐口常规烟气成分等仿真分析数据,为进一步卷烟设计提供丰富的理论支持。

       当然我们所需要关注的就不只是烟支,还有烟具的设计,其中烟具为烟支提供了各类直接载荷。诸如热载荷、抽吸载荷,另外烟具也是一个重要的人机交互载体和安全防护载体。因此,烟具的设计通用非常重要,除了必要的外观设计之外,内核所承载的物理功能则需要充分的理论支持来辅助设计和工程。

      根据以上需求,目前已有开发烟支烟具一体化多物理场系列模型,包括

1、烟气、组分三传动力学分析;

2、电磁式、电阻式加热多物理场分析;

3、热、磁防护分析;

4、能耗评估和优化分析;

     以及相关分析不同组合组成的仿真APP。

     部分展示如下:

   

不同烟具烟支分析结果展示:      

QQ图片20221120175431.png

采用COMSOL的电子烟具卷烟多物理场仿真分析的图6

动画1.gif

优化分析:

QQ图片20221120180025.png

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     采用COMSOL的电子烟具卷烟多物理场仿真分析的图10

 

QQ图片20221120175948.png

烟具表面温度随抽吸过程变化图

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加热卷烟烟支温度模拟与实验对比图

(a)加热烟支温度模拟图  (b)加热烟支温度实验图

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COMSOLHNB加热不燃烧烟碱电子烟

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