一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及卷烟技术领域，更具体地，涉及一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.吸烟对人类健康的影响受到广泛关注,提高吸烟的安全性成为烟草行业能否提质增效的共同目标。如何在满足吸烟者需求的同时,尽量减少烟气中有害物质的含量,成为卷烟工业亟待解决的技术问题。卷烟对人体有危害的成分主要来自卷烟中的焦油，提高吸烟安全性重点集中在减少烟气中含有焦油的量。通风稀释是降焦最有效的方法之一，其原理是将空气引入主流烟气中，使烟气中焦油成分的相对量降低，降低经燃烧锥进入烟支中的气流速率，提高滤嘴的过滤效果。因此，卷烟通风率的稳定对保障吸食安全性和吸感非常重要。稳定烟支通风率，机台操作人员无直接有效地控制方法，是行业目前的难点。由于造成卷烟通风率偏差的因素多，控制十分困难，部分品牌卷烟通风稳定性较差。为了解决上述难题，国内外许多研究者采用计算流体力学的方法模拟卷烟内部气流场的分布特性，研究卷烟材料、工艺参数等对卷烟吸阻及通风率的影响。
3.现有研究对卷烟内部气流场的数值模拟计算提供了参考和依据，但是，当前卷烟流体仿真的研究局限于卷烟纸对卷烟通风率的影响，而卷烟其他部分的材料特性参数对卷烟通风率、吸阻的影响规律尚不清晰。
4.因此，如何提供一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质方法、系统、电子设备及存储介质成为本领域亟需解决的技术难题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种短支烟通风率建模与仿真实验方法、系统、电子设备及计算机可读存储介质。
6.本发明第一方面公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验方法；所述方法包括：
7.步骤s1、短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；
8.步骤s2、模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；
9.步骤s3、模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；
10.步骤s4、仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获
得不同因素对卷烟的影响。
11.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s1中，所述物理参数包括：
12.几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；
13.材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻力特性参数、空气密度和空气黏度。
14.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s1中，所述方法还包括：
15.为了使仿真结果更加逼近短支烟在真实抽吸过程中内部气流场的分布情况，在短支烟的外部增设了一个柱状空气域，空气域的直径设置为短支烟直径的10倍，且一侧端面与短支烟的滤嘴端面平齐。
16.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s3中，所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性的方法包括：
17.所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，得到了卷烟压降分布特性图和卷烟气流场流线分布图，根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值，计算所述压降值与标准压降值的差值，如果差值在预设的区间范围内，则验证了所述仿真三维模型是正确的；如果差值不在预设的区间范围内，则验证所述仿真三维模型是不正确的。
18.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s4中，所述将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响的方法包括：
19.取通风孔的有效个数分别为34、36、38、40和42，采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响。
20.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s4中，所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响的方法包括：
21.单独增大滤棒丝束孔隙率，分析所述滤棒丝束孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
22.单独增大滤棒成形纸孔隙率，分析所述滤棒成形纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
23.根据本发明第一方面的方法，在所述步骤s4中，所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响的方法还包括：
24.单独增大烟丝段孔隙率，分析所述烟丝段孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
25.单独增大卷烟纸孔隙率，分析所述卷烟纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
26.本发明第二方面公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验系统；所述系统包括：
27.第一处理模块，被配置为，短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；
28.第二处理模块，被配置为，模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构
进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；
29.第三处理模块，被配置为，模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；
30.第四处理模块，被配置为，仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响。
31.根据本发明第二方面的系统，所述第一处理模块具体被配置为，所述物理参数包括：
32.几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；
33.材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻力特性参数、空气密度和空气黏度。
34.根据本发明第二方面的系统，所述第一处理模块，具体被配置为：
35.为了使仿真结果更加逼近短支烟在真实抽吸过程中内部气流场的分布情况，在短支烟的外部增设了一个柱状空气域，空气域的直径设置为短支烟直径的10倍，且一侧端面与短支烟的滤嘴端面平齐。
36.根据本发明第二方面的系统，所述第三处理模块，具体被配置为：所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性包括：
37.所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，得到了卷烟压降分布特性图和卷烟气流场流线分布图，根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值，计算所述压降值与标准压降值的差值，如果差值在预设的区间范围内，则验证了所述仿真三维模型是正确的；如果差值不在预设的区间范围内，则验证所述仿真三维模型是不正确的。
38.根据本发明第二方面的系统，所述第四处理模块，具体被配置为：所述将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响包括：
39.取通风孔的有效个数分别为34、36、38、40和42，采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响。
40.根据本发明第二方面的系统，所述第四一处理模块，具体被配置为：所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响包括：
41.单独增大滤棒丝束孔隙率，分析所述滤棒丝束孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
42.单独增大滤棒成形纸孔隙率，分析所述滤棒成形纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
43.根据本发明第二方面的系统，所述第四处理模块，具体被配置为：所述采用单因素
变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响还包括：
44.单独增大烟丝段孔隙率，分析所述烟丝段孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
45.单独增大卷烟纸孔隙率，分析所述卷烟纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
46.本发明第三方面公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本公开第一方面中任一项的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法中的步骤。
47.本发明第四方面公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本公开第一方面中任一项的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法中的步骤。
48.根据本发明公开的技术内容，具有如下有益效果：
49.1.建模简单，建立空气域能更接近真实结果
50.本发明设计的短支烟流体仿真模型，在短支烟外围增设了柱状空气域结构，能更好地模拟出短支烟在抽吸状态过程中，周围环境变化对烟支通风率的影响，更接近真实实验结果。
51.与卷烟通风率之间的变化关系，同时能极大减少现场实验的时间
52.2.烟丝结构，烟丝纤维建模、减少计算时间
53.在烟丝结构建模阶段，本发明采用了孔隙率代替卷烟不同段落的阻力状况。通过这种方式，能够显著降低模型的计算量，提升模型的计算效率，同时拥有较高的仿真精度。
54.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
55.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
56.图1为根据实施例提供的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法的流程图；
57.图2为根据实施例提供的卷烟通风率测量原理示意图；
58.图3为根据实施例提供的仿真三维模型；
59.图4为根据实施例提供的卷烟气流场流线分布图；
60.图5为根据实施例提供的卷烟压降分布特性图；
61.图6a-6b为根据实施例提供的滤棒丝束孔隙率对卷烟通风量与卷烟吸阻的影响；
62.图7a-7b为根据实施例提供的滤棒成形纸孔隙率对卷烟通风量与卷烟吸阻的影响；
63.图8a-8b为根据实施例提供的烟丝段孔隙率对卷烟通风率与吸阻的影响；
64.图9a-9b为根据实施例提供的卷烟纸孔隙率对卷烟通风率与吸阻的影响；
65.图10为根据本发明实施例的一种短支烟通风率建模与仿真实验系统的结构图；
66.图11为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图。
67.图中：1-柱状空气阈，2-卷烟。
具体实施方式
68.现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
69.以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
70.对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
71.在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
72.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
73.实施例1：
74.本发明公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验方法。图1为根据本发明实施例的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法的流程图，如图1所示，所述方法包括：
75.卷烟通风率测量原理：
76.卷烟通风率测量依据gb/t 2283815-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定第15部分：卷烟通风的测定定义和测量原理》。卷烟通风率测量原理如图2所示。
77.通风率计算方法如式(1)所示：
[0078][0079]
其中v为卷烟总通风率，vc为烟丝段通风率，vm为滤嘴段通风率，qc为卷烟纸段进气量，qm为滤嘴段进气量。
[0080]
控制方程
[0081]
基于卷烟材料物性特征，本发明中做出以下假设：
①
烟丝、卷烟丝束、卷烟纸、接装纸、滤棒成型纸都是各向同性均匀的多孔介质,多孔介质中流体的流动采用达西定律描述，即渗流速率与压力梯度成正比。
②
卷烟接装纸除了通风孔外区域均不透气；
③
卷烟内部为不可压缩流体；
④
气体无向外溢出；
⑤
忽略空气重力的影响。控制方程主要为连续性方程和动量守恒方程：
[0082]
连续性方程如式(2)所示：
[0083][0084]
动量守恒方程如公式(3)所示：
[0085][0086]
多孔介质需要对如公式(4)所示,方程右侧分别为粘性损失项和惯性损失项：
[0087][0088]
其中，α是渗透性系数，c2是惯性阻力系数，d、c为对角矩阵，对角线上的系数分别为1/α和c2，ρ为流体密度(kg/m3)，μ为空气动力黏度(pa
·
s)；
[0089]
步骤s1、短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；
[0090]
步骤s2、模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；
[0091]
步骤s3、模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；
[0092]
步骤s4、仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响。
[0093]
在步骤s1，短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型。
[0094]
在一些实施例中，在所述步骤s1中，所述物理参数包括：
[0095]
几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；
[0096]
材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻力特性参数、空气密度和空气黏度。
[0097]
为了使仿真结果更加逼近短支烟在真实抽吸过程中内部气流场的分布情况，在短支烟的外部增设了一个柱状空气域，空气域的直径设置为短支烟直径的10倍，且一侧端面与短支烟的滤嘴端面平齐。
[0098]
具体地，通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，采用solidworks软件建立短支烟各部分结构的仿真三维模型，如图3所示，图中包括柱状空气阈1和一只卷烟2。
[0099]
在步骤s2，模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分。
[0100]
具体地，将短支烟的仿真三维模型导入ansys workbench仿真软件的geometry模块，并对卷烟各部分结构进行类别标注。采用ansys软件中的fluent meshing网格划分工具，进行多面体网格划分，经过对模型的多次优化后，网格总数减少到1916125，极大地降低了模型占用的物理内存以及计算的时间。
[0101]
在步骤s3，模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性。
[0102]
在一些实施例中，在所述步骤s3中，所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性的方法包括：
[0103]
所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，得到了卷烟压降分
布特性图和卷烟气流场流线分布图，根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值，计算所述压降值与标准压降值的差值，如果差值在预设的区间范围内，则验证了所述仿真三维模型是正确的；如果差值不在预设的区间范围内，则验证所述仿真三维模型是不正确的；即根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值的差值在可以接受的区间内，验证了所述仿真三维模型是正确的。
[0104]
具体地，设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸qout＝17.5ml/s，边界条件为空气域，且压强固定为常压，采用25℃下的空气密度和黏度物性。模型仿真结果如图4、5所示。
[0105]
图4是恒流抽吸下，某牌号标准卷烟内外气流场的流线分布图。由图4可知，在17.5ml/s的恒流抽吸模式下，烟支外的空气主要从烟丝端面、卷烟纸、通风孔三部分进入卷烟内部。卷烟内部的空气在烟丝段附近速度变化较小，经过滤嘴段通风孔的截面后，烟支内部流速突然增加，增加的气流来自通风孔处的进气，图4中的坐标pathlines为迹线，velocity magnitude为速度幅值。
[0106]
图5是恒流抽吸下，某牌号标准卷烟的压降分布特性图。从图5中可以得到卷烟内部压力从燃吸端面到滤嘴出口端呈递减趋势，压力最低点在滤嘴出口处取得，压差最大值为966pa，图5中的坐标contour为轮廓，static pressure为静态压力。
[0107]
在步骤s4，仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响。
[0108]
在一些实施例中，在所述步骤s4中，所述将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响的方法包括：
[0109]
取通风孔的有效个数分别为34、36、38、40和42，采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0110]
所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响的方法包括：
[0111]
单独增大滤棒丝束孔隙率，分析所述滤棒丝束孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
[0112]
单独增大滤棒成形纸孔隙率，分析所述滤棒成形纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0113]
单独增大烟丝段孔隙率，分析所述烟丝段孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
[0114]
单独增大卷烟纸孔隙率，分析所述卷烟纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0115]
具体地，如图6a-6b所示，随着滤棒丝束孔隙率的增大(等效后的孔隙率标准值为0.858，上下浮动0.005)，卷烟总吸阻和滤嘴段吸阻整体都呈下降趋势，下降率分别为9.80％和14.49％，这与滤棒丝束空隙率增加，内部气流阻力减小的普遍性判断相一致；卷烟总通风率下降率为2.31％，其中滤嘴段通风率下降率为6.44％，卷烟纸段通风率有着较小幅度的增长，增长率为3.62％，原因是卷烟内部吸阻减小，从烟丝端头和卷烟纸进入卷烟内部的气流量增大。
[0116]
图7a-7b表示在不同通风孔有效个数下，滤棒成形纸孔隙率改变对卷烟通风率和
吸阻的影响。随着滤棒成形纸孔隙率的增加(等效后的孔隙率标准值为0.20，上下浮动0.005)，滤嘴段和卷烟纸段的通风率与吸阻的变化均小于0.1％，原因是滤棒成形纸孔隙率变化只作用于通风孔处，对卷烟内部主流气体影响较小。
[0117]
图8a-8b表示在不同通风孔有效个数下，烟丝段孔隙率改变对卷烟通风率和吸阻的影响。随着烟丝段孔隙率的增加(等效后的孔隙率标准值为0.685，上下浮动0.004)，卷烟吸阻总体呈下降趋势，下降率为2.03％，而滤棒吸阻呈上升趋势，上升率为1.26％；卷烟总通风率呈下降趋势，下降率为3.22％，原因是随着烟丝部分孔隙率的增加，卷烟总吸阻减小，自烟丝端面进入卷烟内部的气流量比例增大，导致由卷烟纸和通风孔进入卷烟内部的气流量按比例减少，卷烟纸段通风率下降。
[0118]
图9a-9b表示在不同通风孔有效个数下，卷烟纸孔隙率改变对卷烟通风率和吸阻的影响。随着卷烟纸孔隙率的增加(等效后的孔隙率标准值为0.40，上下浮动0.005)，卷烟吸阻平均增长率小于0.1％。卷烟总通风率呈增长趋势，增长率为4.37％，其中滤嘴通风率保持不变，卷烟纸段通风率呈近似线性增长趋势，增长率为10.1％，原因是随着卷烟纸孔隙率的增大，更多的空气透过卷烟纸进入，卷烟纸段的通风率增大，导致卷烟总通风率增大。
[0119]
综上，本发明提出的方案能够：
[0120]
1.建模简单，建立空气域能更接近真实结果。
[0121]
本发明设计的短支烟流体仿真模型，在短支烟外围增设了柱状空气域结构，能更好地模拟出短支烟在抽吸状态过程中，周围环境变化对烟支通风率的影响，更接近真实实验结果。
[0122]
与卷烟通风率之间的变化关系，同时能极大减少现场实验的时间。
[0123]
2.烟丝结构，烟丝纤维建模、减少计算时间。
[0124]
在烟丝结构建模阶段，本发明采用了孔隙率代替卷烟不同段落的阻力状况。通过这种方式，能够显著降低模型的计算量，提升模型的计算效率，同时拥有较高的仿真精度。
[0125]
实施例2：
[0126]
本发明公开了一种短支烟通风率建模与仿真实验系统。图10为根据本发明实施例的一种短支烟通风率建模与仿真实验系统的结构图；如图10所示，所述系统100包括：
[0127]
第一处理模块101，被配置为，短支烟三维模型建立：通过卷烟物理特性综合测试台对随机挑选出的一批短支烟进行测量和统计，并计算出这批短支烟的物理参数，根据所述物理参数，建立短支烟各部分结构的仿真三维模型；
[0128]
第二处理模块102，被配置为，模型网格划分：根据仿真三维模型对短支烟各部分结构进行类别标注；通过网格划分工具，对类别标注后的短支烟各部分结构进行多面体网格划分；
[0129]
第三处理模块103，被配置为，模型验证：设定入口边界为空气域，入口条件为压力入口，出口边界为卷烟出口段，出口条件为恒流抽吸，对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性；
[0130]
第四处理模块104，被配置为，仿真与实验：所述仿真三维模型验证效性后，将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响。
[0131]
根据本发明第二方面的系统，所述第一处理模块101，具体被配置为，所述物理参
数包括：
[0132]
几何参数：短支烟平均的长度、卷烟纸厚度、烟丝段长度、滤棒长度、滤棒直径、滤棒成形纸长度、滤棒成形纸厚度、接装纸长度、接装纸厚度、通风孔总数、通风孔孔排间距和通风孔中心据边；
[0133]
材料参数：烟丝段孔隙率、卷烟纸孔隙率、滤嘴段孔隙率、烟丝阻力特性参数、卷烟纸阻力特性参数、接装纸阻力特性参数、滤棒成形纸阻力特性参数、滤嘴阻力特性参数、空气密度和空气黏度。
[0134]
根据本发明第二方面的系统，所述第一处理模块，具体被配置为：
[0135]
为了使仿真结果更加逼近短支烟在真实抽吸过程中内部气流场的分布情况，在短支烟的外部增设了一个柱状空气域，空气域的直径设置为短支烟直径的10倍，且一侧端面与短支烟的滤嘴端面平齐。
[0136]
根据本发明第二方面的系统，所述第三处理模,103，具体被配置为：所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，验证所述仿真三维模型的有效性包括：
[0137]
所述对多面体网格划分后的仿真三维模型进行流体仿真计算，得到了卷烟压降分布特性图和卷烟气流场流线分布图，根据所述卷烟压降分布特性图的压降值与标准压降值，计算所述压降值与标准压降值的差值，如果差值在预设的区间范围内，则验证了所述仿真三维模型是正确的；如果差值不在预设的区间范围内，则验证所述仿真三维模型是不正确的。
[0138]
根据本发明第二方面的系统，所述第四处理模块104，具体被配置为：所述将短支烟各组成部分物性参数的变化等效为卷烟各部分孔隙率的改变，通过流体仿真计算进行仿真与实验，来间接获得不同因素对卷烟的影响包括：
[0139]
取通风孔的有效个数分别为34、36、38、40和42，采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0140]
根据本发明第二方面的系统，所述第四一处理模块，具体被配置为：所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响包括：
[0141]
单独增大滤棒丝束孔隙率，分析所述滤棒丝束孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
[0142]
单独增大滤棒成形纸孔隙率，分析所述滤棒成形纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0143]
根据本发明第二方面的系统，所述第四处理模块104，具体被配置为：所述采用单因素变量法分析卷烟单一因素改变对卷烟通风率和吸阻的影响还包括：
[0144]
单独增大烟丝段孔隙率，分析所述烟丝段孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响；
[0145]
单独增大卷烟纸孔隙率，分析所述卷烟纸孔隙率对卷烟通风率和吸阻的影响。
[0146]
实施例3：
[0147]
本发:公开了一种电子设备。电子设备包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行计算机程序时，实现本发明公开实施例1中任一项的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法中的步骤。
[0148]
图11为根据本发明实施例的一种电子设备的结构图，如图11所示，电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处
理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过wifi、运营商网络、近场通信(nfc)或其他技术实现。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0149]
本领域技术人员可以理解，图11中示出的结构，仅仅是与本公开的技术方案相关的部分的结构图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0150]
实施例4：
[0151]
本发明公开了一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，实现本发明的实施例1中任一项的一种短支烟通风率建模与仿真实验方法中的步骤。
[0152]
请注意，以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。
[0153]
本说明书中描述的主题及功能操作的实施例可以在以下中实现：数字电子电路、有形体现的计算机软件或固件、包括本说明书中公开的结构及其结构性等同物的计算机硬件、或者它们中的一个或多个的组合。本说明书中描述的主题的实施例可以实现为一个或多个计算机程序，即编码在有形非暂时性程序载体上以被数据处理装置执行或控制数据处理装置的操作的计算机程序指令中的一个或多个模块。可替代地或附加地，程序指令可以被编码在人工生成的传播信号上，例如机器生成的电、光或电磁信号，该信号被生成以将信息编码并传输到合适的接收机装置以由数据处理装置执行。计算机存储介质可以是机器可读存储设备、机器可读存储基板、随机或串行存取存储器设备、或它们中的一个或多个的组合。
[0154]
本说明书中描述的处理及逻辑流程可以由执行一个或多个计算机程序的一个或多个可编程计算机执行，以通过根据输入数据进行操作并生成输出来执行相应的功能。所述处理及逻辑流程还可以由专用逻辑电路—例如fpga(现场可编程门阵列)或asic(专用集成电路)来执行，并且装置也可以实现为专用逻辑电路。
[0155]
适合用于执行计算机程序的计算机包括，例如通用和/或专用微处理器，或任何其他类型的中央处理单元。通常，中央处理单元将从只读存储器和/或随机存取存储器接收指令和数据。计算机的基本组件包括用于实施或执行指令的中央处理单元以及用于存储指令和数据的一个或多个存储器设备。通常，计算机还将包括用于存储数据的一个或多个大容量存储设备，例如磁盘、磁光盘或光盘等，或者计算机将可操作地与此大容量存储设备耦接
以从其接收数据或向其传送数据，抑或两种情况兼而有之。然而，计算机不是必须具有这样的设备。此外，计算机可以嵌入在另一设备中，例如移动电话、个人数字助理(pda)、移动音频或视频播放器、游戏操纵台、全球定位系统(gps)接收机、或例如通用串行总线(usb)闪存驱动器的便携式存储设备，仅举几例。
[0156]
适合于存储计算机程序指令和数据的计算机可读介质包括所有形式的非易失性存储器、媒介和存储器设备，例如包括半导体存储器设备(例如eprom、eeprom和闪存设备)、磁盘(例如内部硬盘或可移动盘)、磁光盘以及cd rom和dvd-rom盘。处理器和存储器可由专用逻辑电路补充或并入专用逻辑电路中。
[0157]
虽然本说明书包含许多具体实施细节，但是这些不应被解释为限制任何发明的范围或所要求保护的范围，而是主要用于描述特定发明的具体实施例的特征。本说明书内在多个实施例中描述的某些特征也可以在单个实施例中被组合实施。另一方面，在单个实施例中描述的各种特征也可以在多个实施例中分开实施或以任何合适的子组合来实施。此外，虽然特征可以如上所述在某些组合中起作用并且甚至最初如此要求保护，但是来自所要求保护的组合中的一个或多个特征在一些情况下可以从该组合中去除，并且所要求保护的组合可以指向子组合或子组合的变型。
[0158]
类似地，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但是这不应被理解为要求这些操作以所示的特定顺序执行或顺次执行、或者要求所有例示的操作被执行，以实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述实施例中的各种系统模块和组件的分离不应被理解为在所有实施例中均需要这样的分离，并且应当理解，所描述的程序组件和系统通常可以一起集成在单个软件产品中，或者封装成多个软件产品。
[0159]
由此，主题的特定实施例已被描述。其他实施例在所附权利要求书的范围以内。在某些情况下，权利要求书中记载的动作可以以不同的顺序执行并且仍实现期望的结果。此外，附图中描绘的处理并非必需所示的特定顺序或顺次顺序，以实现期望的结果。在某些实现中，多任务和并行处理可能是有利的。
[0160]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
[0161]
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。