Domestic microwave oven magnetrons

Domestic microwave oven magnetrons produce microwaves in a frequency range of 2.45 ± 0.05 GHz.
Most microwave heat transfer simulations simplify that the magnetron produces a monochromatic
electromagnetic wave of frequency of 2.45 GHz to reduce the computational complexity. This study
assumes that the magnetron produces a frequency spectrum defined by a Gaussian distribution of frequencies
with a central frequency of 2.45 GHz and investigates the effect of Gaussian distribution
variance of (0.05 GHz)2, (0.025 GHz)2, (0.017 GHz)2 on prediction accuracy when compared to using
monochromatic frequency of 2.45 GHz. A three-dimensional finite element model coupling electromagnetic
and heat transfer physics was developed to simulate heating of 550 g of frozen mashed potato
for 6 min. The model was validated in a 1250 W rated microwave oven with the mashed potato tray
placed at the center of the stationary turntable. The electromagnetic power densities were determined
separately at five different frequencies equidistant between 2.4 and 2.5 GHz. They were then weighted
averaged, based on the selected Gaussian distribution. Simulated temperature profiles of the models
using the monochromatic frequency of 2.45 GHz and Gaussian frequency spectrum with different variances
were compared with experimental temperature profiles obtained using a thermal imaging camera
at the end of cooking and five fiber-optic thermocouples during cooking. The model results showed that
predicted spatial surface temperature pattern by the model using frequency spectrum with the largest
variance (0.05 GHz)2 had better agreement with the experimental temperature pattern when compared
to that using a monochromatic frequency of 2.45 GHz. In the transient temperature profile measurement,
the average RMSE value of five locations was 7.5 and 13.1
C for simulations using frequency spectrum
and monochromatic frequency of 2.45 GHz, respectively. When compared to using the monochromatic
frequency of 2.45 GHz, the frequency spectrum with an assumption of having a Gaussian distribution
with mean of 2.45 GHz and variance of (0.05 GHz)2 improved the accuracy of temperature field pattern
and transient temperature profile

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เตาอบไมโครเวฟในประเทศเสผลิตไมโครเวฟในช่วงความถี่ 2.45 ± 0.05 GHzจำลองการถ่ายโอนความร้อนไมโครเวฟส่วนใหญ่ทำที่ผลิตกล่องจากกระดาษที่ผลิตมีสีเดียวคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ 2.45 GHz เพื่อลดความซับซ้อนเชิงคำนวณของ การศึกษานี้สันนิษฐานว่า การผลิตกล่องจากกระดาษผลิตคลื่นความถี่ที่กำหนด โดยความถี่หน่าย Gaussianมีความถี่ 2.45 GHz กลาง และตรวจสอบผลของการกระจาย Gaussianผลต่างของ (0.05 GHz) 2, (0.025 GHz) 2, (0.017 GHz) 2 ทำนายความแม่นยำเมื่อเทียบกับการใช้ความถี่ 2.45 GHz แบบโทนเดียว แบบจำลองสามมิติไนต์ coupling แม่เหล็กไฟฟ้าและฟิสิกส์การถ่ายโอนความร้อนที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อจำลองความร้อนของมันฝรั่งแช่แข็งบด 550 กรัม6 นาที แบบจำลองถูกตรวจสอบในใน 1250 W คะแนนเตาอบพร้อมถาดมันฝรั่งบดอยู่ที่ศูนย์ของจานเสียงนิ่ง กำหนดความหนาแน่นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่กั้นระหว่าง 2.4 และ 2.5 GHz ความถี่แตกต่างกันห้าแยก น้ำหนักได้แล้วเฉลี่ย อิงการกระจาย Gaussian เลือก โพรไฟล์จำลองอุณหภูมิของรุ่นด้วยความถี่ 2.45 GHz และถี่นที่สีเดียวที่แตกต่างเปรียบเทียบกับส่วนกำหนดค่าอุณหภูมิที่ทดลองใช้กล้องถ่ายภาพความร้อนที่จุดสิ้นสุดของการทำอาหารและเทอร์โมคัปเปิลใยห้าระหว่างทำอาหาร ผลการจำลองพบว่ารูปแบบคาดการณ์อุณหภูมิพื้นผิวเชิงพื้นที่ โดยรูปแบบการใช้คลื่นความถี่ ด้วยใหญ่ที่สุดผลต่าง (0.05 GHz) 2 ก็ตกลงดีกว่ากับรูปแบบการทดลองอุณหภูมิเมื่อเทียบการที่ใช้ความถี่สีเดียวของ 2.45 GHz ในการวัดโปรไฟล์ชั่วคราวอุณหภูมิค่าเฉลี่ย RMSE ของ 5 พื้นที่คือ 7.5 และ 13.1 C สำหรับแบบจำลองที่ใช้คลื่นความถี่และสีเดียวความถี่ 2.45 GHz ตามลำดับ เมื่อเทียบกับการใช้สีที่เดียวความถี่ 2.45 GHz คลื่นความถี่ ด้วยข้อสมมติฐานของการมีการกระจายของ Gaussianกับของ 2.45 GHz และความแม่นยำของอุณหภูมิฟิลด์รูปแบบการปรับปรุงผลต่างของ (0.05 GHz) 2และอุณหภูมิที่ชั่วคราว

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ประเทศ magnetrons ผลิตเตาอบไมโครเวฟไมโครเวฟในช่วงความถี่ 2.45 ± 0.05 GHz.
ส่วนใหญ่จำลองการถ่ายเทความร้อนไมโครเวฟลดความซับซ้อนที่แมกผลิตเดียว
คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่ 2.45 GHz เพื่อลดความซับซ้อนในการคำนวณ การศึกษาครั้งนี้
อนุมานว่าแมกผลิตคลื่นความถี่ที่กำหนดโดยการกระจายเสียนของความถี่
ที่มีความถี่กลางของ 2.45 GHz และศึกษาผลกระทบของการกระจายเกาส์
แปรปรวนของ (0.05 GHz) 2 (0.025 GHz) 2 (0.017 GHz) 2 เกี่ยวกับความถูกคาดการณ์เมื่อเทียบกับการใช้
ความถี่เดียว 2.45 GHz สามมิติ จำกัด รูปแบบองค์ประกอบ coupling แม่เหล็กไฟฟ้า
และการถ่ายเทความร้อนฟิสิกส์ได้รับการพัฒนาเพื่อจำลองความร้อนของ 550 กรัมมันฝรั่งบดแช่แข็ง
นาน 6 นาที รูปแบบที่ถูกตรวจสอบใน W เตาอบไมโครเวฟจัดอันดับ 1250 พร้อมถาดมันฝรั่งบด
วางไว้ที่ศูนย์กลางของแผ่นเสียงนิ่ง ความหนาแน่นพลังงานไฟฟ้าที่ได้รับการพิจารณา
แยกห้าความถี่ที่แตกต่างเท่ากันระหว่าง 2.4 และ 2.5 GHz พวกเขาถูกถ่วงน้ำหนักแล้ว
เฉลี่ยอยู่บนพื้นฐานของการกระจายเสียนที่เลือก โปรไฟล์อุณหภูมิจำลองของรูปแบบ
การใช้ความถี่เดียว 2.45 GHz และคลื่นความถี่ที่มีความแปรปรวนแบบเกาส์ที่แตกต่างกัน
ถูกเมื่อเทียบกับโปรไฟล์อุณหภูมิทดลองได้ใช้กล้องถ่ายภาพความร้อน
ในตอนท้ายของการปรุงอาหารและห้าเทอร์โมใยแก้วนำแสงในระหว่างการปรุงอาหาร ผลการศึกษาพบว่ารูปแบบการ
ทำนายรูปแบบเชิงพื้นที่อุณหภูมิพื้นผิวโดยรูปแบบการใช้คลื่นความถี่มีขนาดใหญ่ที่สุด
แปรปรวน (0.05 GHz) 2 มีข้อตกลงที่ดีกว่าที่มีรูปแบบการทดลองอุณหภูมิเมื่อเทียบ
กับที่ใช้ความถี่เดียว 2.45 GHz ในการวัดอุณหภูมิชั่วคราว
ค่า RMSE เฉลี่ยของห้าสถานที่ 7.5 และ 13.1 องศาเซลเซียสสำหรับการจำลองการใช้คลื่นความถี่
และความถี่เดียว 2.45 GHz ตามลำดับ เมื่อเทียบกับการใช้สีเดียว
ความถี่ 2.45 GHz, คลื่นความถี่ที่มีสมมติฐานของการมีการกระจายแบบเกาส์
ที่มีค่าเฉลี่ย 2.45 GHz และความแปรปรวนของ (0.05 GHz) 2 การปรับปรุงความถูกต้องของรูปแบบข้อมูลอุณหภูมิ
และโปรไฟล์อุณหภูมิชั่วคราว