科技赋能美食：CAE仿真粽子的成熟之旅

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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。

来源：纵横CAE

Solidworks操作中99％会用到的技巧

Solidworks是功能最为强大的三维建模软件之一，在航空航天、国防军工、智能装备等众多领域应用广泛。本文详细总结了多种特别有用的Solidworks操作技巧，让你从小白秒变大神！技巧1：模板无效问题描述：SolidWorks导入Step格式时，总是一直弹出默认模版无效，如果导入的是装配体，会不断出现这个提示，每次都要重复一次或多次这种操作，如下图所示，比较烦人。解决办法：在选项-默认模版处将零件、装配体、工程图均选择一个模版路径。再次打开就不会弹出上述提示。技巧2：操作卡顿问题描述：不管是画草图还是零件，只要鼠标触碰到特征实体或者特征树中的名字，软件都会一直扫描预览相应特征或实体的边线，扫描的时候软件就完全卡住，必须等到扫描完后才能进行其他操作，导致Solidworks特别卡顿，如下图所示。原因分析：这是由于Solidworks系统选项设置问题，如下图所示。在系统选项-性能-勾选了“使用软件OpenGL”。这将强迫Solidworks进入软件OpenGL 模式，这表示Solidworks在执行图形计算时，使用的是软件程序，而不是所支持的显卡。对于简单的图形处理，它与显卡进行图形处理无太大区别，但是，若做大图形处理计算，两者存在很大差距。解决办法：Step 1：不要在打开模型状态下进行系统选项更改；Step 2：显卡不受Solidworks所支持；Step 3：显卡驱动不正确，更新，尝试其他版本；Step 4：尝试更换电脑分辨率、色彩质量、屏幕刷新频率等；Step 5：输入regedit打开注册表，找到下图所述地址，将右侧的Workarounds的值改为9，以防万一，请先备份注册表。重启电脑后，打开Solidworks即可取消勾选“使用软件OpenGL”。打开模型，卡顿解决。技巧3：启动缓慢问题描述：安装了Solidowrks软件，但是启动异常缓慢，不断加载注册表等，如下图所示，需要几分钟甚至更长时间才能开启，应该怎么解决呢？解决办法：Step 1：找到FLEXnet文件夹。找到文件夹C:\ProgramData\FLEXnet，一般这个ProgramData文件夹都是隐藏的。如果没找到上面所说的文件夹，那么请看下面的操作。如果您是win10系统的用户，您可以尝试以下操作：1) 打开C盘，然后点击顶部的【查看】-【选项】，如下图所示：2) 打开文件夹选项，点击查看-找到显示隐藏的文件、文件夹和驱动器，并选中，如下图所示： Step 2：将“SW_D_”三个文件移除。打开FLEXnet文件夹，将下图所示三个“SW_D_”文件删除，或者剪切到别的地方备份，以免后面操作不当，还可以复制粘贴回来做个保障。这样操作以后，可以重启Solidowrks，然后再打开使用就会发现10s左右就可以启动Solidowrks啦。 Step 3：复原隐藏文件夹。上面的都操作完成后，再把文件的隐藏复原回来，调整到原来的隐藏状态就可以了。技巧4：字体混乱问题描述：SolidWorks工程图纸保存为PDF格式时失败或者错乱，总是提示字体“Arial Unicode MS安装不正确，PDF 文件中的一个或多个文本字串可能已丢失，如下图所示。解决办法：这一类的问题多数是字体缺少或损坏造成，下载并安装Arial Unicode MS字体即可。技巧5：零件替换问题描述：Solidworks替换零部件，为什么重新打开又变回去了？修改标准件后插入装配体中，可是当我们保存退出装配体后，再打开时发现修改好的标准件自动被替换成原来的那个标准件。解决办法：单击菜单栏工具，选择选项。在系统选项中选择异型孔向导/Toolbox，取消勾选“将此文件夹设为Toolbox零部件的默认搜索位置”。技巧6：去除切线 SolidWorks输出的工程图上有很多不必要的线，甚至不符合国标制图规范，比如非实体线，也即切边线。这里根据不同需求，介绍三种去除非实体线、圆角面线的方法：1) 仅将一个视图中，某一条切边线单独隐藏；2) 仅将一个视图中，全部切边线隐藏；3) 将以后生成的所有视图中，所有切边线隐藏。Step 1：运行SolidWorks，打开工程图，里面含有不需要的非实体线。Step 2：单击想要去除的切边线，屏幕上自动出现跟随选项，选择“隐藏/显示边线”，这一条线段就会被隐藏。Step 3：如果想去掉某一视图中的所有切边线，那么右键点击想要去除切边线的视图，依次选择：切边——切边不可见。这一个视图中的切边线就被去除了。Step 4：如果每个视图都需要操作就太麻烦了，想要一劳永逸，依次点击：选项——系统选项——工程图/显示类型——切边/移除。即可移除切边线。注意，是新生成的视图！之前的视图是不会变的。按第4步设置完成后会发现，需要切边线的视图还是要有的。那么就使用第3步的方法，右键点击视图，依次选择：切边——切边可见，就可以了。来源：纵横CAE