【摘 要】
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随着全球控烟环境日趋严峻、消费者对传统卷烟制品危害性认识不断增强,研发一种能够有效降低烟草有害成分释放量、顺应时代发展的新型烟草制品显得尤为重要,这也是系消费者对健康关注的重大民生问题,而加热不燃烧新型卷烟制品具有降焦减害作用,已经成为各大烟草行业研发的重点领域之一。针对电阻加热型新型卷烟烟具发热元件发热不均匀、控温精度欠佳、制作工艺复杂等难以克服的技术缺陷,本文引入了电磁加热技术对烟具加热性能进
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随着全球控烟环境日趋严峻、消费者对传统卷烟制品危害性认识不断增强,研发一种能够有效降低烟草有害成分释放量、顺应时代发展的新型烟草制品显得尤为重要,这也是系消费者对健康关注的重大民生问题,而加热不燃烧新型卷烟制品具有降焦减害作用,已经成为各大烟草行业研发的重点领域之一。针对电阻加热型新型卷烟烟具发热元件发热不均匀、控温精度欠佳、制作工艺复杂等难以克服的技术缺陷,本文引入了电磁加热技术对烟具加热性能进行改善。本文针对电磁式卷烟加热器温度场分布变化规律不明,围绕电磁式卷烟加热器传热机理、加热器热源参数与边界条件设置以及加热器建模仿真等内容开展电磁式卷烟加热器磁热耦合过程的温度场仿真计算、模拟优化、测试验证等研究工作,利用COMSOL软件,根据电磁场方程、热传导方程及边界条件建立相应的电磁式卷烟加热器温度场分布的仿真模型,并将材料物理属性随温度变化造成的影响考虑在内,分析了430不锈钢和35钢作为发热元件材料以及电源参数对发热元件温度分布的影响,并通过测试平台验证了仿真模型的可靠性。为了在电磁式卷烟加热器上获得目标温度场分布,本文对电磁式卷烟加热器感应加热参数优化问题进行了分析,选择了2个相关性较大的电气参数:电流强度与频率作为决策变量,建立了烟具多目标优化问题的数学模型,并提出了一种改进的NSGA-Ⅱ算法,在种群个体遗传过程中,其交叉概率算子服从正态分布,且变异概率会随着种群个体适应度评价函数自适应调整,在尽可能丰富种群多样性的同时,最大限度地保持种群个体的优良基因。最后,在仿真模型数据基础上,建立了烟具发热元件的输出温度与上升时间SVM回归模型,并利用遗传算法对核参数与惩罚因子进行优化,将所获得的SVM回归预测模型输出作为改进的NSGA-Ⅱ算法的待优化目标函数对加热参数寻优搜索获得了Pareto解集,并在仿真模型对该Pareto解集上的优化参数进行验证,发现寻优结果与仿真结果之间误差较小,表明了该方法的有效性。
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