本发明涉及一种卷烟燃烧速率预测方法，具体涉及一种基于检测流场分布预测卷烟燃烧速率的方法。
背景技术：
随着卷烟降焦控焦工作力度的逐渐加强，需要进一步研究的测试项目，已经不是按国际规定的测试项目与方法进行所能涵盖的了，这其中卷烟燃烧速度由于它对卷烟焦油释放的贡献，成为被研究的突出的一项。
当前，对卷烟燃烧速率的研究主要侧重于阴燃速率(卷烟在没有抽吸时，燃烧线沿轴向推进的平均速率)，在瞬时燃烧速率的表征方面研究较少。
CN203758946U公开了一种测定卷烟燃烧速率的装置，该装置可跟踪卷烟燃烧时质量的变化，同时对烟气进行捕集，并依据所测得相关数据计算出卷烟燃烧质量损失速率。
CN106324181A采集卷烟燃烧时燃烧锥的温度分布数据，以燃烧锥内部温度为特征温度T0.5的点移动情况来表征卷烟瞬态燃烧速率。
本实验室公开的CN105527371A将卷烟抽吸系统开始抽吸的信号通过同步触发装置捕捉后传输给控制器，控制器命令信号处理模块和图像采集系统开始执行，以卷烟燃烧炭线为参考目标对燃烧速率进行计算。
不过由于卷烟的原料组成、辅助材料特性、卷烟内部疏松的结构，温度分布的不规则以及快的气体流速均能对燃烧速率产生影响，使得测量燃烧速率这方面的工作有非常大的指导意义，因此多建立一种卷烟燃烧速率的检测方法是有必要的，可对以上方法进行补充。
卷烟在燃吸过程中，主要从三个区域进入主流烟气，分别为卷烟燃烧端、卷烟烟支主体的卷烟纸段和存在滤嘴通风的滤嘴段。随着吸烟与健康以及低焦油低危害卷烟的发展，烟草企业纷纷寻求低焦油卷烟的技术，到目前为止改变卷烟纸透气度和改变卷烟滤嘴通风度均应用于降低烟气焦油的技术。
实质上，通过调节辅材等因素最终改变的就是卷烟每段的空气进入量，从而影响卷烟燃烧特性参数，作为一项最重要的卷烟燃烧特性参数，燃烧速率与卷烟空气流量分布也息息相关。因此，通过卷烟流场分布检测技术预测燃烧速率的方法是可行的。
技术实现要素：
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于流场分布检测技术，快速预测卷烟燃烧速率的预测方法。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种基于检测流场分布预测卷烟燃烧速率的方法，包括以下步骤：
S1、利用流量检测装置测定卷烟样品抽吸时燃烧锥端的空气流量；
S2、利用燃烧速率检测装置测定卷烟样品相应抽吸口序下的燃烧速率，将燃烧速率值记为y；
S3、回归分析：以卷烟样品燃烧锥端的空气流量为自变量x，燃烧速率y为因变量，得到卷烟燃烧速率预测模型的回归方程y＝b2x2+b1x+c；
S4、卷烟燃烧速率预测：测定卷烟抽吸时燃烧锥端的空气流量后，代入上述预测模型，即得到该卷烟的预测燃烧速率。
上述流量检测装置包括卷烟纸段腔体、滤嘴段腔体、腔体、边孔、挡板、密封圈、流量测量部件、带通孔的卷烟夹持器；
通孔的内侧端固定卷烟，外侧端接抽吸机；
卷烟夹持器的内侧端接腔体，该腔体由夹持圈协同卷烟，分隔为卷烟纸段腔体和滤嘴段腔体；两段腔体的外壁为伸缩壁，分别通过边孔接流量测量部件；卷烟纸段腔体的末端为挡板，挡板的内圈设有与卷烟接触的密封圈。
上述燃烧速率检测装置包括控制模块、数据处理模块和图像采集模块，所述图像采集模块为相机；
控制模块与抽吸机相连，接收抽吸机的抽吸信号并控制相机对卷烟燃烧时的图像进行采集；数据处理模块对采集到的图像进行记录和处理，并输出数据结果。
上述卷烟样品抽吸的持续时长为1-3s。
进一步的，上述相机的拍摄的频率为30-70Hz。
上述卷烟样品包括混合型、烤烟型。
上述卷烟样品包括任意的圆周长、长度、滤嘴通风度和卷烟纸段通风度。
上述模型系数b1、b2、c的取值计算，包括使用PASW Statistics软件。
本发明的有益之处在于：
本发明的一种基于检测流场分布预测卷烟燃烧速率的方法，通过在多种规格卷烟抽吸过程中，将测量的燃烧锥端的空气流量与燃烧速率进行回归分析，得到卷烟燃烧速率的预测模型。对于未知卷烟样品，只需通过测定烟支燃烧锥端的空气流量，利用预测模型即可得到其燃烧速率数值。
本发明的一种基于检测流场分布预测卷烟燃烧速率的方法，简化了卷烟燃烧特性参数测定的实验过程，通过测定流场分布即可得到燃烧速率，即一组流场分布实验可获得空气流量和燃烧速率两组数据；补充燃烧速率的基础检测方法，且该方法能减少燃烧速率测定中的不稳定因素；简化传统燃烧速率检测方法中的数据处理过程。可为进一步指导卷烟材料研究、卷烟燃吸机制分析和卷烟材料设计提供基础数据，具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为本发明的流量检测装置的结构示意图。
附图中标记的含义如下：1、卷烟纸段腔体，2、滤嘴段腔体，3、腔体，4、边孔，5、挡板，6、密封圈，7、流量测量部件，8、卷烟夹持器，9、卷烟。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
本发明的燃烧速率指不同抽吸模式下卷烟抽吸持续时间内的瞬时燃烧速率。
本发明中使用的燃烧速率检测装置为本公司自发研制(CN105527371A)。
一种基于检测流场分布预测卷烟燃烧速率的方法，包括以下步骤：
B1、选样：采用GB/T 16447-2004《烟草及烟草制品调节和测试的大气环境》规定的条件平衡选定卷烟样品，用于采集不同抽吸口序下的流场分布和燃烧速率。
卷烟样品包括任意圆周、任意长度、任意滤嘴通风度和任意卷烟纸段通风度的混合型卷烟样品或烤烟型卷烟样品。
B2、利用流量检测装置测定卷烟样品抽吸时燃烧锥端的空气流量。
如附图1所示，流量检测装置包括卷烟纸段腔体、滤嘴段腔体、腔体、边孔、挡板、密封圈、流量测量部件、带通孔的卷烟夹持器；
通孔的内侧端固定卷烟，外侧端接抽吸机；
卷烟夹持器的内侧端接腔体，该腔体由夹持圈协同卷烟，分隔为卷烟纸段腔体和滤嘴段腔体；两段腔体的外壁为伸缩壁，分别通过边孔接流量测量部件；卷烟纸段腔体的末端为挡板，挡板的内圈设有与卷烟接触的密封圈。
测量过程：采用流量检测装置在孔道抽吸机上进行ISO模式(35mL)抽吸，根据卷烟滤棒长度、相应抽吸口序下卷烟纸段长度调节装置两段腔体，根据卷烟圆周选择适宜密封圈，使两段腔体形成密封气室；校准归零流量测量部件，点燃卷烟，启动卷烟抽吸机进行抽吸；读取流量测量部件的读数，得到进入卷烟纸段空气流量V1和进入滤嘴段空气流量V2，结合抽吸端的总抽吸容量V，采用公式V3＝V-V1-V2，得到进入卷烟燃烧锥端的空气流量V3。
B3、利用燃烧速率检测装置测定卷烟样品相应抽吸口序下的燃烧速率，将燃烧速率值记为y。
燃烧速率检测装置包括控制模块、数据处理模块和高速相机(采集频率为50Hz)；控制模块与抽吸机相连，接收抽吸机的抽吸信号并控制相机对卷烟燃烧时的图像进行采集；数据处理模块对采集到的图像进行记录和处理，并输出数据结果。
检测过程：预先在控制模块中设定高速相机的拍摄参数，例如拍摄频率、曝光度等。在抽吸机软件和卷烟燃烧速度测定软件(数据处理模块)中输入待测烟支信息，选择固定长度或固定抽吸口数测试；信息输入完成后，依次点击卷烟燃烧速度测定软件上的“开始测试”和抽吸机软件上的“开始抽吸”，立即打开点烟器点燃卷烟。
当卷烟燃烧至设定长度或设定口数时，测试结束，在卷烟燃烧速度测定软件中查询测试结果。输出结果可显示卷烟燃烧的瞬时吸燃和阴燃速度，还可计算出卷烟每一口抽吸以及整支烟抽吸的平均吸燃和阴燃速度。
B4、回归分析：以卷烟样品燃烧锥端的空气流量为自变量x，燃烧速率y为因变量，得到卷烟燃烧速率预测模型的回归方程y＝b2x2+b1x+c。
运用PASW Statistics软件取值计算，得到下表1：
表1燃烧锥端空气流量与燃烧速率的回归方程R2和模型系数
由表1可知，其R2＝0.990，说明燃烧锥端空气流量与燃烧速率具有较明显的相关性，得到两者的回归方程y＝8.51x2-370.65x+4773.93(R2＝0.990)。
方差分析结果表明，回归方程达极显著水平(p<0.0001)，即可以预测该回归方程作为比较理想的预测模型来使用。
B5、卷烟燃烧强度预测：测定卷烟抽吸时燃烧锥端的空气流量后，代入上述预测模型，即得到该卷烟的预测燃烧速率。
为进一步阐述本发明所达成的预定效果，采用未参与建模的6个牌号卷烟样品，一方面检测各样品第三口抽吸时的滤棒段流量和卷烟纸段流量，计算出燃烧锥端空气流量，并用所建回归方程预测其第三口抽吸时的燃烧速率，另一方面采集第三口抽吸时的燃烧速率。比较两种方法下第三口抽吸时燃烧速率的差异性。结果见表2。
表2卷烟样品中第三口抽吸燃烧速率预测值与实测值对比
试验结果表明，卷烟燃烧速率预测值与实测值差异较小，六组数据中两者相对误差均小于10％，预测模型的预测结果较准确。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。