Workbench携手Solidworks，轻松搞定拓扑优化模型重构！

粽子，是中华民族最具特色的传统美食之一，体现了中国传统文化的深厚底蕴。端午食粽之风俗，千百年来在中华大地盛行不衰，是中华民族影响最大、覆盖面最广的民间饮食习俗之一。 粽子蒸煮的温度、时间和火候掌握是制作美味粽子的关键。利用CAE仿真模拟粽子蒸煮过程，从而更好地掌握粽子蒸煮工艺。用现代科技赋能传统美食，CAE仿真带你体验不一样的端午节。1 构建几何模型利用三维建模软件创建粽子的详细几何模型，包括糯米、馅料和粽叶等原料组成部分，确保模型的尺寸和形状准确反映实际粽子的特征，如图1所示。此外，为模拟粽子的蒸煮过程，同时也创建了蒸锅的几何模型，如图2所示。Fig. 1 一笼粽子三维模型2 几何模型简化首先，将几何模型另存为中间格式文件，如x_t、stp等。然后，在UG界面打开导出的几何模型，利用菜单—>插入中的各种特征编辑方法简化几何模型。具体参考前期文章：强烈推荐｜CAE前处理：基于UG的几何模型简化方法。Fig. 2 粽子蒸锅三维模型3 创建分析项目展开菜单栏中的应用模块，点击前/后处理，右击模型文件.prt，选择新建FEM，求解器选择NX Nastran，分析类型选择“热”，新建有限元模型文件.fem。然后，右击有限元模型文件.fem，选择新建仿真，选择NX Nastran，新建仿真文件.sim。Fig. 3 创建粽子蒸煮分析项目4 进行网格划分考虑到粽子和粽叶形状不规则，采用3D四面体自动网格划分方法，网格单元类型选用CTETRA（10），网格单元大小控制在10mm以内。对于粽叶和糯米的接触界面，应使用细密的网格以捕捉接触行为。然后框选所有实体模型，创建自动网格配对连接。Fig. 4 粽子蒸煮有限元模型Fig. 5 蒸锅有限元模型5 定义材料属性右击3D收集器，新建收集器，将糯米、粽叶、蒸笼、蒸锅、蒸盖等每个部分移动至单独收集器中。依次右击收集器，选择编辑，然后点击实体属性后的编辑，为每个部分指定适当的材料属性，包含密度、弹性模量、泊松比、导热系数、比热容等。Fig. 6 定义材料属性6 设置边界条件在主页的“载荷和条件”工具栏中，展开“载荷类型”，添加“热通量”，模拟蒸锅加热载荷。同理，展开“约束类型”，添加2个“对流”，分别模拟蒸笼外空气自然对流换热系数和蒸笼内水蒸气对流换热系数。根据实际条件，定义初始条件，如糯米和馅料的初始温度和状态。Fig. 7 设置边界条件7 求解分析结果点击“求解”后会出现多个对话框，点击“确定”计算粽子在蒸煮过程中的温度分布等。等求解完成后，导航器左下角会出现“结果”对话框，双击查看分析结果，进入结果界面查看云图和动画。根据仿真分析结果，优化粽子蒸煮时间和火候，确保粽子均匀受热。Fig. 8 粽子温度场分布通过CAE仿真模拟粽子在蒸煮过程中的各种变化，我们可以制作出口感和外观俱佳的粽子。CAE仿真为我们提供了一个全新的视角，让粽子这一传统美食在传承中不断创新和发展。恭祝大家端午安康！来源：纵横CAE