Электромодель селективного излучения

 

Изобретение позволяет учитывать селективные излучения и повысить точность моделирования. Электромодель выполнена в виде блоков в количестве, соответственном расчетному числу участков спектра длин волн излучения, состоящих из R-сетки, любой узел которой соединен с остальными узлами резисторами, формирователя спектрального потенциала, причем между выходом и одноименным узлом включен вход повторителя тока, выход которого соединен с выходами остальных повторителей токов, относящихся к данной пространственной зоне, и подключен к входу сумматора спектральных токов этой же зоны, а входы формирователей потенциалов каждой зоны соединены с задатчиком температуры этой зоны. 1 ил.

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

Известны электромодели, предназначенные для исследования радиационного теплообмена при черных и серых оптических свойствах лучеобменивающихся зон [1] Однако в практике тела (жидкие, газообразные и твердые) обладают селективными свойствами, которые не учитывают известные электромодели.

Известная электромодель Оппенгейма [2] имеет узлы равновесного и узлы эффективного излучения. В узлах равновесного излучения соответственно закону Стефана-Больцмана поддерживаются потенциалы аналоги плотностей равновесного интегрального по спектру излучения. Узлы равновесного излучения связаны с узлами эффективного излучения резисторами, чья проводимость пропорциональна угловым коэффициентам самооблучения зон. Узлы эффективного излучения взаимосвязаны резисторами, чья проводимость пропорциональна угловым коэффициентам взаимооблучения соответственных зон. Под действием потенциалов равновесного излучения в ветвях модели возникают токи, пропорциональные потокам энергии, которыми обмениваются зоны, и в узлах эффективного излучения устанавливаются потенциалы, пропорциональные плотностям потоков эффективного излучения одноименных зон.

Эти модели оперируют только с интегральным по спектру излучением и содержат относительно большое число ветвей, что усложняет и удорожает моделирующее устройство.

Задачей, решаемой изобретением, является создание электромодели, способной учитывать селективные излучения энергообменивающихся зон. Положительный эффект заключается в повышении точности моделирования за счет учета особенностей энергообмена внутри объема и на границах лучеобменивающихся зон и упрощении схемы.

Сущность изобретения состоит в том, что электромодель, содержащая источники потенциалов и токов, R-сетку, снабжено повторителями спектрального узлового тока, формирователями спектральных потенциалов, сумматорами спектральных токов в каждом узле и задатчиком температуры и выполнено в виде блоков, каждый из которых соответствует одноименному расчетному участку спектра длин волн излучения и состоит из R-сетки, любой узел которой соединен с остальными узлами резисторами с проводимостью, пропорциональной разрешающим коэффициентам взаимооблучения между физическими зонами в одноименном участке спектра, при этом между узлом и выходом одноименного формирователя спектрального потенциала включен вход повторителя тока, выход которого соединен с выходами остальных повторителей токов, относящихся к данной пространственной зоне, и подключен к входу сумматора спектральных токов этой же зоны, а входы формирователей потенциалов каждой зоны соединены в задатчиком температуры этой зоны.

На чертеже представлена принципиальная схема электромодели радиационного энергообмена при селективных оптических свойствах.

Электромодель содержит задатчик 1k температуры k-й пространственной зоны (k 1, 2, i, j. m), повторитель 2i спектрального узлового тока i в участке спектра формирователь 3i потенциала в узле равновесного излучения i в полосе спектра ( = 1, 2.n), сумматор 4i спектральных токов в каждом узле i по всем участкам спектра, резисторы 5kl, соединяющие каждый спектрально-пространственный узел (k ) данного спектрального слоя со всеми остальными узлами.

Между выходом формирователя 3i потенциала и соединенным с ним соответствующим спектральным узлом включен вход повторителя 2i тока. Выходы всех повторителей тока, относящихся к одноименной пространственной зоне (К const) и разным участкам спектра ( = 1, 2, n), соединены с входом сумматора 4k. К задатчику 1k температуры присоединены входы всех формирователей 3i потенциалов одной зоны.

Таким образом, модель для каждой спектральной полосы имеет свой слой ( const), содержащий формирователи 3i потенциалов, блоки резисторов 5kl, и повторители 2i спектрального узлового тока.

Число спектральных слоев равно числу расчетных участков спектра h. На чертеже спектральные слои расположены горизонтально друг над другом. Элементы модели, относящиеся к пространственным одноименным зонам, размещены на чертеже по одной вертикали.

Задатчик 1k формирует на своем выходе потенциал U1, пропорциональный абсолютной температуре Тk, соответствующей физической зоны К. Получая этот потенциал U1k на вход, формирователь 3k, потенциалов создает на своем выходе потенциал U1, пропорциональный плотности Ek, потока равновесного излучения физической зоны К на характерной частоте первого участка спектра излучения соответственно известному закону Планка. Формирователь 3k, потенциалов имеет бесконечно большое входное сопротивление и ничтожно малое выходное. Повторитель 2k тока на своем выходе повторяет точно по величине и направлению спектральный узловой ток, формирующийся на входе. Повторитель тока имеет ничтожно малое входное сопротивление и бесконечно большое выходное сопротивление. Сумматор 4k выполняет функции измерителя интегрального тока пространственной зоны К, пропорционального полному потоку результирующего излучения физической зоны К, интегральному по всем участкам спектра. Спектральные проводимости резисторов 5Кl, пропорциональны разрешающим коэффициентам взаимооблучения физических зон К и l в данном участке спектра Входы формирователей потенциала одноименной зоны всех разных участков спектра объединены и получают один потенциал, пропорциональный температуре этой зоны. Выходы повторителей спектральных токов, относящихся к одноименной пространственной зоне и разным участкам спектра, объединены на общий сумматор шину интегрального тока этой физической зоны, с которой на общую точку схемы через измеритель тока протекает ток, пропорциональный интегральному по спектру потоку результирующего излучения данной зоны. Эти поперечные связи по напряжению и току между спектральными слоями модели позволяют придать ей целостность и правильно отобразить в ее работе физическую картину энергообмена излучением при селективных оптических свойствах поверхностных и объемных зон.

Использование условно слоистой структуры модели и новых элементов, формирователей потенциалов по закону Планка, повторителей тока и спектральных проводимостей, которые пропорциональны разрешающим коэффициентам взаимооблучения энергообменивающихся зон, выгодно отличает предлагаемую модель от прототипа, так как существенно уменьшает погрешности, обусловленные неучетом спектральности радиационных свойств лучеобменивающихся объемных и граничных зон. В результате более детально вскрывается физическая картина радиационных взаимодействий, появляется возможность учесть влияние частоты и ширины различных участков спектра излучения на энергообмен.

Формула изобретения

ЭЛЕКТРОМОДЕЛЬ СЕЛЕКТИВНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащая источники тока, отличающаяся тем, что в электромодель введены n спектральных R-сеток (n- количество расчетных участков частотного спектра), m задатчиков температуры (m количество пространственных зон моделируемой среды), m сумматоров спектральных токов и матрица размерностью m х n, включающая формирователь спектрального потенциала и повторитель спектрального узлового тока, причем выход i-го задатчика температуры подключен к входу i -го формирователя спектрального потенциала матрицы выход которого соединен с первым входом i -го повторителя спектрального узлового тока, второй вход которого подключен к i -му узлу спектральной R-сетки n -го расчетного участка частотного спектра, выход i -го повторителя спектрального узлового тока матрицы подключен к соответствующему входу i-го сумматора спектральных токов, причем любой узел в каждой спектральной R-сетке соединен с остальными узлами резисторами с проводимостью, пропорциональной разрешающим коэффициентам взаимооблучения между пространственными зонами моделируемой среды в одноименном участке частотного спектра.

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности и является усовершенствованием устройства по авт.св

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано для управления процессом формирования песчано-смоляных оболочек в литейном производстве

Изобретение относится к вычислительной технике, предназначено для определения переменных в пространстве коэффициентов теплообмена между средой и поверхностью исследуемого объекта путем решения обратной задачи теплопроводности

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для задания граничных условий четвертого рода между моделями контактирующих тел с различными зависимостями коэффициентов теплопроводнности от температуры

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения величины переменных в пространстве термических контактных сопротивлений между поверхностями контактирующих тел путем решения обратной задачи теплопроводности

Изобретение относится к аналоговой и гибридной вычислительной технике

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

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 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 нелинейных задач теплопроводности

Изобретение относится к компьютерному анализу и проектированию, а более конкретно связано со способами теплового анализа портативных электронных устройств. Техническим результатом является повышение точности определения распределения температуры на всех частях портативного электронного устройства. Технический результат достигается за счет способа определения распределения температуры в электронном устройстве, включающем в себя этапы, на которых: запускают в рабочем режиме печатную плату с расположенными на ней электронными компонентами электронного устройства; получают, при помощи инфракрасного детектора, термограммы упомянутой печатной платы; обрабатывают, при помощи вычислительного блока, топологию печатной платы с электронными компонентами электронного устройства для получения значений об эффективной теплопроводности печатной платы; определяют, при помощи вычислительного блока, тепловую мощность электронных компонент, расположенных на печатной плате электронного устройства, на основе полученной термограммы и эффективной теплопроводности печатной платы электронного устройства; определяют, при помощи вычислительного блока, распределение температуры на всех частях электронного устройства. 2 н. и 25 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх