Устройство для моделирования задач тепло- или- массопереноса

 

т тмтбнтсо-" °, ч о„едыти биолиотека pig

267) 99

СПИ ИЕ

ИЗОЬЕЕТИНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 42m<, 7/48

Заявлено 21.IX.1967 (№ 1185452/18-10) с присоединением заявки №

МПК G 06g

УДК 681.333.001,54 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Приоритет

Опубликовано 01.IV.!970. Бюллетень № 12

Дата опубликования описания 28.ViI.1970

Автор изобретения

Г, С. Королев

Заявитель

УСТРОДСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ

ТЕПЛО- или- МАССОПЕРЕНОСА дх11"1) дФ дЛ дс

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известны устройства для моделирования задач тепло- или массопереноса, содержащие систему трубок с сообщающимися сосудами.

Известные устройства не учитывают при моделировании сплошного строения исследуемой среды, состоящей из огромного числа материальных частиц, и заменяют ее дискретной моделью, составленной из набора конечного числа элементов.

Предложенное устройство отличается тем, что в нем в систему сообщающихся сосудов включен герметический корпус со съемными решетчатыми пластинами, образующими геометрический контур исследуемой задачи, внутрь которого засыпается дисперсная среда.

Предложенное устройство позволяет, с одной стороны, решать те же задачи, что и современные интеграторы, но более простым, наг лядным и экономичным путем, с другой стороны, оно дает возможность решать задачи, доступные методам современного моделирования или решаемые в грубом приближении, Из них важнейшими являются следующие: а) определение среднего по пространству параметра, меняющегося со временем; б) моделирование процессов переноса, протекающих в неоднородной среде, например, в случае смещения двух или нескольких компонентов с различными теплофизпческими коэффициента ми.

На фиг. изображена принципиальная схема устройства, выполненная по схеме моделирования двухмерных задач; на фиг. 2 — то же устройство, собранное по схеме одномерной задачи; фиг. 3 иллюстрирует в графическом виде работу устройства, выполненного по одномерной схеме; фиг. 4 показывает работу уст10 ройства, собранного по двухмерной схеме.

Предлагаемое устройство состоит из герметического корпуса 1, внутри которого помещают съемные решетчатые пластины 2, 8, 4, оорузующие геометрический контур исследуемой

15 задачи. Внутрь контура засыпают дисперсную среду б, снаружи корпус 1 соединен при помощи трубок б — 8 сосудами 9 — 11. При заполнении жидкостью перечисленные элементы образуют систему сообщающихся сосудов, раз20 деленных дисперсной средой.

Прибор используется следующим образом.

Сначала определяют коэффициент потенциалопереноса самой модели, т. е. той дисперсной среды, которая отобрана в качестве моде25 ли континуума. Для этой цели прибор собирают по схеме, изображенной на фиг. 2, предназначенной для решения одномерных задач типа:

267199

Ч (O,т) = f (т). (2) Для определения численного значения Д в сосуде 9 задается изменение уровня жидкости

hg по известному закону, а в сосуде 10 фиксируется воздействие этого изменения h>o, переданное через толщину б модели. Например, при использовании метода мгновенного источника

v(x, ) = ехр (— — ) . .(3) Коэффициент Д определяют по максимуму кривой h><, замеренной по уровню жидкости в сосуде 10 и нанесенной на фиг. 3 при — =0, Ч" (Х, )=Ч"„,,„„и . =D (4) д гm»

При толщине модели Х = б коэффициент переноса равен

D=

"О где то — координата максимума кривой 6,», замеренной из графика фиг. 3.

После определения коэффициента Д представляется возможным либо использовать прибор, собранный по одномерной схеме, для решения задач со сложными граничными условиями (2), либо перейти от одномерной схемы к двух- или трехмерной схеме с использованием той же среды, так как в этих случаях в явлениях переноса фигурирует тот же коэффициент Д: д% д % д@К „ д% (5) где Ч" — потенциал переноса; Д вЂ” коэффициент переноса, см- /сек.

Роль потенциала переноса играет уровень жидкости в сосуде 9, изменение которого во времени представляет собой аналог граничных условий:

Во всех случаях моделирование осуществляется путем подбора соответствующего масштаба, определяемого из сопоставления двух мер, одна из которых относится к «натуре».

o„ = $2D„5„, (6) другая — к «модели»

6„, = )/20„-.„, (7) l0 т. е. масштаб равен

Он н .О„с„ — ь„Р в„,.„,. (8) Предмет .изобретения

Устройство для моделирования задач тепло35 или массопереноса, содержащее систему трубок с сообщающимися сосудами, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в нем в систему сообщающихся сосудов включен герметический корпус со

40 съемными решетчатыми пластинами, образующими геометрический контур исследуемой задачи, внутрь которого засыпается дисперсная среда.

В случае использования двухмерной модели

15 (фиг. 1) плоская решетка 4 (фиг. 2) заменяется криволинейными решетками 2 и 8, образующими геометрический контур задачи, внутрь которого засыпается дисперсная среда с известным коэффициентом Д, определенным по

2о одномерной модели. Работа с прибором по двухмерной схеме аналогична работе с одномерной. Решением задачи является получение кривой h» (ôèã. 4), характеризующей изменение потенциала V на геометрической поверх25 ности решетчатой пластины 3 плоской задачи (фиг. 1) при задании на геометрической границе среды решетчатой пластины 2 (фиг. 1) определенных условий h> (фиг. 4).