随着人类社会文明的进步,室内吸烟已经成为科研人员研究和关注的重点社会问题,二手烟严重危害人体健康,如何降低二手烟的危害愈发重要。目前主要的方法有两种:1.从卷烟本身出发,降低卷烟烟气中有害物质的含量;2.从吸烟环境出发,降低室内烟气浓度。因此,本论文利用逆向重构方法和CFD（计算流体力学,Computational Fluid Dynamics）技术建立卷烟烟气在卷烟中流动的数学模型,真实模拟了卷烟烟气在烟丝及滤嘴部分的流动状态,分析计算了四种特制卷烟烟气的速度、压强、温度、粒相物质量分布及粒相物过滤效率;同时,以卷烟烟气模拟为基础,建立了卷烟烟气在吸烟室内扩散的数学模型,得到不同烟气源量和新风速度下吸烟室内部烟气的速度场分布、压强分布和粒相物质量分数分布等数据,以此分析不同工况条件下吸烟室的粒相物质净化效率,为设计优化卷烟滤嘴和吸烟室奠定了理论基础。本论文的研究内容如下:（1）首先,通过实验测量获得卷烟烟气数学模型的基本参数。利用nano Voxel型X射线三维显微镜和Avizo Fire 8.1软件测量了四种特制卷烟烟丝部分的孔隙率;利用正十六烷溶液测量了四种特制卷烟滤嘴部分的孔隙率;利用DATAPAQ-Q18测温仪测量了四种特制卷烟燃烧锥的峰值温度;将吸烟机、压差计与PIV系统结合,测量了四种特制卷烟在不同抽吸频率下的燃烧端烟气速度、抽吸端压力和抽吸端烟气速度;利用剑桥滤片和气相色谱仪测量了四种特制卷烟烟气中的粒相和气相组分含量,计算得出各组分的质量分数以及四种卷烟对于粒相物的过滤效率,为后续卷烟数学模型边界条件的输入、模型的验证提供了数据与方法。（2）其次,建立卷烟烟气在卷烟内流动及扩散的数学模型,并进行数值模拟。利用逆向重构技术还原四种卷烟烟丝及滤嘴部分的真实烟气流道,并对四种卷烟的数学模型进行了网格拼接、网格划分,为后续的数值模拟提供合适的网格化模型;将前期实验测量的烟丝及滤嘴的相关参数作为边界条件输入,建立了烟气在卷烟内部流动及扩散的数学模型,其中,速度进口和压力出口均采用UDF函数加载,实现了标准抽吸状态下四种卷烟内部烟气流动的瞬态模拟,分析了四种卷烟内部烟气的速度、压强、温度及粒相物质量分数分布规律,并通过实验得到粒相物过滤效率与模拟值比较,验证了逆向重构技术建立的卷烟数学模型具有较高的准确性。研究结果表明:四种卷烟内部烟气的整体速度均呈现随着时间的推移先增加后减小的趋势,并且在1.0 s时烟气速度达到最大;四种卷烟内部的压强随着时间的推移也表现为先增大后减小,另外,越靠近抽吸端卷烟内部压强越大;四种卷烟内部整体的粒相物质量分数随着时间的推移逐渐增大,并且在抽吸的初始时刻,卷烟对烟气中粒相物质的过滤效率接近100%,当标准抽吸2 s后,四种卷烟的粒相物质过滤效率均降到最低;从抽吸时间为2 s的粒相物质量分数分布云图中可以看出,四种卷烟对烟气中粒相物质过滤效率大小顺序为:4号卷烟>3号卷烟>1号卷烟>2号卷烟。（3）以烟气在卷烟中的流动和扩散为基础,优化吸烟室内的烟气净化效率。采用组分输运模型模拟卷烟烟气在吸烟室内的扩散及流动,探究不同的卷烟个数及不同的新风速度条件下,吸烟室内部烟气速度、压强和粒相物质量分数等分布规律。通过与PIV实验测量烟气速度对比,CFD模型具有较高的准确性。研究结果表明:在吸烟室内,不同高度的烟气浓度和粒相物质量分数的分布是不同的,这主要取决于烟气源量、新风速度、送排风方式等;当烟气源量增加,室内烟气浓度较高,不吸烟者受到二手烟的危害较高,且靠近排风口座位的烟气流速较大,烟气浓度较高,粒相物质量分数较大,因此,远离排风口及烟气主流向区域,可以减少被动吸烟;当新风速度上升,吸烟室的烟气净化效率大幅提升,提升新风量是降低吸烟室内烟气浓度的有效方法,结合吸烟者的舒适风速要求,新风速度0.417 m/s为吸烟室的最佳输入条件。