Устройство для решения задач теплои массопередачи

 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для математического моделирования процессов теплои массопередачи. Цель изобретения - повышение быстродействия Устройство содержит суммирующие интеграторы, блоки задания начальных условий, блоки граничных условий, два коммутатора , инвертор, дополнительный суммирующий интегратор, блок регистрации. Процесс моделирования представляет собой реп1ение краевойзадачи, например нагревание или охлаждение толстой однородной стенки большой площади , имеющей всюду одинаковую толщину . Устройство реализует математичес кие уравнения, описывающие скорость изменения температуры и концентрации вещества тела. 1 ил. а; ko - с tc СА СЛ to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) 0Н

<>4 G 06 G 7/56

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3792570/24-24 (22) 18.09.84 (46) 15,05.86. Бюл. У 18 (,/1) Сибирский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Серго Орджоникидзе (72) В.П.Цымбал, В.Н.Буинцев и С.Н.Калашников (53) 681.333(088.8) (56) Тетельбаум И.М., Тетельбаум Я.И.

Модели прямой аналогии. М.: Наука, 1975, с. 205.

Урмаев А.С. Основы моделирования на аналоговых вычислительных машинах.

М.: Наука, 1978, с. 138. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕДАЧИ (57) Изобретение относится к аналбговой вычислительной технике и может быть использовано для математического моделирования процессов тепло- и массопередачи. Цель изобретения — повышение быстродействия. Устройство содержит суммирующие интеграторы, блоки задания начальных условий, блоки граничных условий, два коммутатора, инвертор, дополнительный суммирующий интегратор, блок регистрации, Процесс моделирования представляет собой решение краевой. задачи, например нагревание или охлаждение толстой однородной стенки большой площади, имеющей всюду одинаковую толщину. Устройство реализует математические уравнения, описывающие скорость изменения температуры и концентрации вещества тела. 1 ил.

1231521

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для математического моделирования процессов тепло- и массопередачи. 5

Целью изобретения является повышение быстродействия.

На чертеже представлена блок-схема устройства.

Устройство содержит оснонньм !О суммирующих интеграторов 1, 1, ° ...

1„h блоков 2,, 2, °... 2„задания начальных условий, два блока 3, 4 граничных условий, два коммутатора

5 и 6, инвертор 7, дополнительный суммирующий интегратор 8, блок 9 регистрации„

Работа устройства описывается уравнениями эч(,x) д U(t,õ)

at at

v(o,х) = ч (х)

Y(t o)= v„(t)

v (4,х") =,И.), 1 где значения переменной X О и Х =, к определяют границы тела, V (Х), g(t), <(t) - известные заданные функции.

Основные суммирующие интеграторы

1, ..., 1„ устройства реализуют ! систему h обыкновенных дифференциальных уравнений

35 — (ц-гч.,(t) v.„, 1)1, а где i меняется от 1 до Q, V,(j)

1 (), ч (k) - Р (t). каждое уравнение системы (2) ойисывает изменение темпера;уры или концентрации вещества . V;(t) в зависимости от времени на границе i-го и (1 + 1)-ro слоев тела, разбитого на h + 1 слоев толщиной h, и получается иэ уравне45 ния тепло- и массопередачи д ч(1,х) д v(t,x) (3)

at ax с помощью конечно раэностной аппроксимации второй производной функции

У по переменной X

Устройство работает следующим образом. 55

Процесс моделирования предстанляет собой решение краевой задачи (1) (случай одной пространственной переиенной Х, например нагренание или охлаждение толстой однородной стенки большой площади, имеющей всюду одинаковую толщину). Основные суммирующие интеграторы 1,, 1, ..., 1„ реализуют систему (2)h обыкновенных дифференциальных уравнений. На вход начальных условий интегратора 1,, 1 где 1 < <,, с выхода блока 2. посо 1 тупает напряжение V., пропорциональное начальному значению температуры или концентрации вещества на границе

i -го и (; + 1)-ro слоев. Напряжение

V;, формирующееся на выход основного суммирующего интегратора и пропорциональное температуре или концентрации вещества на границе 1 -ro и (i + 1)-го слоев,. где 1 i (н поступает на (+ 1)-й вход коммутатора 5 и на i -й вход коммутатора 6.

С выхода блока 3 на информационный вход основного суммирующего интегратора 1, на первый вход коммутатора 5 и на вход начальных условий дополнительного суммирующего интегратора 8 поступает напряжение ч

1 пропорциональное температуре или концентрации вещества, являющихся функциями времени на одной соответствующей границе тела, а с выхода блока 4 на информационный вход основного сум" мирующего интегратора 1„ и на (w +

+ 1)-й вход коммутатора 6 поступает напряжение 9, пропорциональное тем. 2 пературе или концентрации нещества, являющихся функциями времени на другой границе тела. На выходах коммутаторов 5, 6 формируются напряжения, пропорциональные температуре или концентрации вещества на днух соседних границах слоев. Напряжение, формирующееся на выходе коммутатора 5, через иннертор 7 поступает на первый информационный вход дополнительного суммирующего интегратора, а напряжение, формирующееся на выходе коммутатора 6, поступает на второй информационный вход интегратора 8, который производит интегрирование разности напряжений, формирующихся на выходах коммутаторов 6, 5. Напряжение, формирующееся на выходе интегратора 8, поступает на вход отклоняющей системы электронно-лучевого индикатора блока 9 по координате У . Коммутаторы 5, 6 и интегратор 8 работая "инхронно и их работа циклически повторяется н течение всего времени иоде1231 лирования процесса тепло- или массопередачи. За один цикл работы коммутатора 5, б происходит опрос входных сигналов с первого (ч„ у коммутатора

5 и Ч„ у коммутатора 6) по последний (V, у коммутатора 5 и Y у коммутаV г тора 6) . Длительность одного цикла работы коммутаторов 5, 6 и интегратора 8 принимается очень малой по сравнению со временем работы интегра- 1О торов 1„, 1, ..., 1„, например, меньше на четыре порядка. Поэтому напряжения на выходах коммутаторов

5, 6, а значит, и на информационных входах интегратора 8 можно считать 15 практически постоянными в течение одного цикла работы коммутаторов 5,6.

Коэффициенты 1",, у передачи по информационным входач интегратора 8 одинаковы и равны, например, 100 20 при времени опроса одного входного сигнала ксммутаторов 5, 6, равном

0,01 с. Напряжение на выходе интегратора 8 в начале каждого цикла работы равно „ (начальное условие). 25

Во время опроса первых входных сигналов коммутаторов 5, 6 на первый информационный вход интегратора 8 с выхода коммутатора 5 через инвертор

7 поступает напряжение (- ), а на зо второй информационный вход интегратора 8 с выхода коммутатора б поступает напряжение V . Напряжение Ч, 1 формирующееся на выходе интегратора

8, изменяется в зависимости от времени 1 от значе:ия Ч до значения

1 ч„ по линейному закону, например

Ч = У„+

0,01 с.

После этого происходит опрос вторых входных сигналов коммутаторов

5, 6, во время которого на первый 45 информационный вход интегратора 8 с выхода коммутатора 5 через инвертор

7 поступает напряжение (- V,), а на второй информационный вход интегратора 8 с выхода коммутатора б посту- gp пает напряжение Ч . Напряжение V формирующееся на выходе интегратора

8, изменяется от значения V, до значения Ч по линейному закону, аналогичному закону (4/, и т.д). Во время опроса последних входных сигналов коммутаторов 5, б на первый информационный вход интегратора 8 с

521 4 выхода коммутатора 5 через инвертор

7 поступает напряжение (-Ч ), а на второй информационный вход интегратора 8 с выхода коммутатора б поступает напряжение g . Напряжение Ч

2 формирующееся на выходе интегратора

8, изменяется от значения Ч, до значения М по линейному закону, г аналогичному закону (4). Блок 9 работает в режиме периодизации развертки, причем период равен длительности одного цикла работы коммутаторов 5, 6 и интегратора 8. Изображение на экране электронно-лучевой трубки представляет собой линию, составленную из отрезков прямых. Наклон каждого отрезка определяется величиной, соответствующей разности напряжений, интегрируемой с помощью интегратора 8. Эта линия аппроксимирует график зависимости температуры или концентрации вещества от пространст венной переменной Х в момент времени

Ф

В качестве t можно принять время начала очередного, циклически повторяющегося опроса всех входных сигналов коммутаторов 5 и 6, воспользовавшись тем, что время опроса всех входных сигналов коммутаторов очень мало по сравнению со всем временем моделирования процесса тепло- и массопередачи, в связи с этим изображение можно получать, не останавливая работу интеграторов 1„, 1, ..., 1„.

Во время следующего опроса входных сигналов коммутаторов 5, 6 иэображение на экране электронно-лучевого индикатора представляет собой новую линию, что соответствует протекающему во времени процессу тепло- или мессопередачи. Используя электроннолучевой индикатор с достаточно длительным послесвечением экрана электронно-лучевой трубки, можно получать изображение, .представляющее собой семейство таких линий.

Формулаизобретения..Устройство для решения задач тепло- и массопередачи, содержащее и основных суммирующих интеграторов, блоков задания начальных условий, выход каждого из которых подключен к входу задания начальных условий соответствующего основного суммирующего интегратора, выход каждого из которых соединен со своим первым входом, второй вход каждого из основ1231521

Составитель В.Рыбин

Техред.Л.Олейник Корректор Г,Решетник

Редактор М.Келемеш

Заказ 2653/53

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„ Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, ных суммирующих интеграторов, кроме первого, подключен к выходу предыдущего основного суммирующего интегратора, второй вход первого основного суммирующего интегратора соединен с выходом первого блока задания граничных условий, выход второго блока задания граничных условий подключен к третьему входу w -го основного сумми- 1О рующего интегратора, третий вход каждого основного суммирующего интегратора, кроме -ro, соединен с выходом последующего основного суммирующего интегратора, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок регистрации, первый и второй коммутаторы, инвертор и дополнительный суммирующий интегратор„ выход которого подключен к входу блока регистрации, выход первого блока задания граничных условий соединен с входом задания начальнь|х условий дополнительного суммирующего интеграто"25 ра и с.первым информационным входом первого коммутатора, выход которого через инвертор подключен к первому информационному входу дополнительного суммирующего интегратора, второй информационный вход которого соединен с выходом второго коммутатора, выход первого основного суммирующего интегратора соединен с вторым информационным входом первого коммутатора и с первым информационным входом второго коммутатора, выход второго основного суммирующего интегратора подключен к третьему информационному входу первого комму гатова и к второму информационному входу второго коммутатора, выход и -го основного суммирующего интегратора соединен с (+ 1)-м информационным входом первого коммутатора и с и -м входом второго коммутатора, вход синхронизации устройства подключен к управляющим входам обоих коммутаторов, (h + 1) — и информационный вход второго коммутатора соединен с выходом второго блока заданий граничных условий.

Устройство для решения задач теплои массопередачи Устройство для решения задач теплои массопередачи Устройство для решения задач теплои массопередачи Устройство для решения задач теплои массопередачи 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике и преимущественно может использоваться в аналоговой технике

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач восстановления (определения допустимых комбинаций) краевых условий на частях границы области

Изобретение относится к области аналоговой вьгчислительной техники и может быть использовано для решения задач оптимального размещения источника физического поля с учетом ограничений на значения физического поля в контролируемых точках области и ограничений на местоположение источника в области

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может бь1ть 41спользовано для моделирования процесса передачи тепла от греющего теплоносителя к нагреваемому потоку в теплообменном аппарате

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для одновременного определения внешних (коэффициент теплеетдачи) и внутренних (коэффициент теп;- лопроводности) параметров теплопереноса

Изобретение относится к гибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования нелинейных задач теплопроводности

Изобретение относится к области вычислительной техники и предназначено для расчета температурной зависимости теплопроводности материалов путем решения внутренней обратной задачи

Изобретение относится к гибридной вычислительной технике и предназначено для моделирования переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта в случае решения обратной задачи теплопроводности

Изобретение относится к области микроэлектроники и может быть использовано для моделирования температурных режимов элементов гибридных микросхем и оценочных температурных измерений при выборе средств теплоотвода , необходимых для обеспечения их нормальной работы
Наверх