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Comsol微波加热月饼(附赠模型)

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中秋·花好月圆

Mid-autumn Festival

关键词:

中秋节;月饼;微波加热;多物理场耦合;数值模拟

共1806字,14图,阅读共需6分钟

1. 中秋佳节

1.1 中秋节古诗文

水调歌头·明月几时有

宋·苏轼

丙辰中秋,欢饮达旦,大醉,作此篇,兼怀子由。


明月几时有?把酒问青天。

不知天上宫阙,今夕是何年。

我欲乘风归去,又恐琼楼玉宇,高处不胜寒。

起舞弄清影,何似在人间。

转朱阁,低绮户,照无眠。

不应有恨,何事长向别时圆?

人有悲欢离合,月有阴晴圆缺,此事古难全。


但愿人长久,千里共婵娟。

         

图1 水调歌头词

1.2 中秋节

      中秋节(Mid-Autumn Festival),又称“月夕”、“秋节”、“仲秋节”、“八月节”、“八月会”、“追月节”、“玩月节”、“拜月节”、“女儿节”、“团圆节”,是流行于中国众多民族中的传统节日,时间为农历八月十五,因其恰值三秋之半,故得此名,与春节、清明节、端午节并称为中国四大传统节日。

      中秋节源自上古时代,普及于‌汉代,定型于‌唐朝,盛行于‌宋朝以后,明清时期成为与春节齐名的中国主要节日之一。2008年起,中秋节被列为国家法定节假日。‌中秋节的主要习俗包括祭月、赏月、吃月饼、看花灯、赏桂花、饮桂花酒等。自古以来,中秋节便有丰富的节庆活动,如拜月、赏月、舞火龙、走月亮等。此外,各地还发展出许多独特的节庆活动,如卖兔儿爷、树中秋、舞火龙等。中秋节不仅是一个家庭团聚的时刻,也是寄托思念故乡和亲人之情,祈盼丰收和幸福的节日。

      中秋节的起源有多种说法,其中一种认为它起源于古代帝王的祭祀活动,早在春秋时代,帝王就开始祭月、拜月,后来逐渐传到民间。另一种说法是与农业生产有关,秋天是收获的季节,农民为了庆祝丰收,以“中秋”这天作为节日。此外,中秋节还与许多神话传说相关,如嫦娥奔月、吴刚伐桂等,这些传说为中秋节增添了丰富的文化内涵。

      中秋节不仅是家庭团聚的时刻,也是文人墨客创作诗词歌赋的灵感来源。自古以来,“阖家团圆”的精神指向成为中秋节的主要文化内涵。这个节日不仅在中国流行,还受到中华文化影响的其他国家和地区如日本、越南、朝鲜等也将中秋节作为重要的节日来庆祝。

       

图2. 中秋佳节赏月

1.3 月饼

      月饼是中国传统的节日食品,尤其在中秋节期间食用,象征着团圆和睦。‌‌月饼的历史可以追溯到唐朝,当时称为“胡饼”,并在宋朝时期开始流行。到了明朝,月饼成为中秋节的主要供品,形状演变成圆形,寓意团圆。

      月饼最初是用来拜祭月神的供品,后来逐渐演变成家人团聚时分享的食品,象征着团圆和睦。月饼的种类繁多,按产地、销量和特色分为广式、京式、苏式、潮式等主要派别。广式月饼是广东特色名点,起源于清光绪年间,以其皮薄馅足、松软香甜著称,常见馅料包括莲蓉、豆沙、五仁等。京式月饼则以清甜为主,皮馅比适中,常见馅料有冰糖、桃仁、瓜仁等。苏式月饼则以酥皮著称,常见馅料有果仁、肉制品等。

      月饼不仅是一种食品,更承载着人们对家人团聚的美好愿望和对亲朋好友深深的思念。随着时代的发展,月饼的种类不断创新,出现了冰皮月饼、果蔬月饼、茶叶月饼等新式月饼,满足了不同人群的口味需求。无论是传统还是创新,月饼都是中秋节不可或缺的一部分,象征着团圆和美好的祝福。‌‌

       

图3. 月饼

2. 物理建模

      月饼放置在加热箱内部载物盘正上方,根据几何尺寸绘制的三维模型如图4所示。仿真过程需设置月饼、载物盘、加热箱的比热容、导热系数和密度,为保证结果准确性,以上材料参数均从相关论文资料及现有实验数据中获取,如图5所示。

       

图4. 几何模型

       

图5. 材料参数

3. 物理边界条件

      温度场边界条件:(1)初始温度设为室温293.15K;(2)装载盘添加微波热源1W;(3)加热箱体内部空气设为流体材料,其余部分为固体导热材料;(4)加热箱体外部与空气进行对流换热,换热系数取15W/(m2*K),详细物理场边界条件如图6所示。

         

图6. 物理场边界条件


      根据有限元法的求解原理,剖分越精细,求解越准确,数值计算前通过网格划分对模型计算区域进行离散化处理,采用三角形非结构化网格对月饼加热模型进行划分,具体网格分布如图7所示。

         
         

图7. 计算网络

4. 结果展示

    月饼微波加热仿真模型采用稳态全耦合求解器进行求解,通过计算得到月饼温度场分布如下图所示。


       
       

图8. 温度分布

       
       

图9. 等温线分布

       
       

图10. 等温面分布


供稿:热流ES

编辑:小苏    

审核:赵佳乐

Comsol月饼热计算模型链接如下~ 


来源:Comsol有限元模拟

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首次发布时间:2024-09-18
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