Устройство для моделирования процесса теплообмена
(72) Авторы изобретения
Ю. М. Мацевитый, В. С. Широков
Институт проблем машиностроения (71) Заявнтель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ
ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА
Изобретение относится к области ана логовой вычислительной техники я пред назначено для моделировании коэффициен» тов теплообмена между средой и поверхностью тела по известным температурам некоторых точек внутри тела в случйе решения обратных нелинейных задач не стационарной теплопроводности.
Известно устройство, состоящее из сеточной модели, функциональных преоб,. раэователей, управляемого стабилизато.10 ра тока, блока перемножения (1).
Это устройство является по сваей структуре замкнутой системой управле» ния и характеризуется наличием систе!
5 матической динамической ошибки. Точность работы устройства определяется величиной коэффициента усиления конту ра обратной связи Ко,с
Наиболее близким техническим реше кием к изобретению является устройство для моделирования процесса теплообмена, содержащее RC-сетку, граничная точка которой подключена.к первому входу пер
2 вого блока нелинейности, к первому вхо ду первого сумматора и к выходу второ го блока нелинейности, первый вход которого соединен с выходом второго сумма тора, первый вход которого подключен к ° граничной точке RC-сетки, второй вход второго блока нелинейности соединен с . выходом первого сумматора, второй вход которого подключен ко второму входу первого блока нелинейности $2).
Недостатком известного устройства является недостаточная точность.
Целью изобретения является повыше ние точности.
Указанная цель достигается тем, что устройство содержит функциональные пре образователи, блоки памяти, интегратор, ключи и блок рассогласования, выход которого через интегратор подключен к подвижному контакту первого ключа, замыкающий контакт которого соединен со входом первого блока памяти, выход ко:торого подключен к размыкающему KQH
I такту второго ключа, подвижный контакт (5) >((>Ъс — fU„j= " "и (6> где З =А@ - ток, протекающий через блок нелинейности
2, 3 691886 4 которого соединен с выходом первого чае линейной зависимости Л f (T), функблока нелинейности, замыкающий контакт ция Чу (Т) сказывается квадратичной и второго ключа подключен к выходу второ- 0 =0,5. го блока памяти, вход которого соединен Величина коэффициента А в основном с размыкающим контактом первого клю- 5 определяется сигналом на входе блока ча, выход РС-сетки подключен к перво- нелинейности. Коэффициент А является му "входу блока рассогласования, второй аналогом коэффициента теплообмена о и, вход которого соединен с выходом перво- спедовательно, последнийнаэлектрической го функционального преобразователя, вы- модели может быть задан в виде напход втоРого фУнкционального пРеобРазова- 10 ряжения на входе блока нелинейности. теля подключен ко второму входу втоРо- Изменяя напряжение смещения можно осуществить переход от одной кривой
На чертеже представлена блок-схема «,4 Я(к другой, то есть иначе говопредлагаемого устройства. Устройство ря, подбирая определение значения коэфсодержит RC-сетку .1, первый и второй 15 фициента А можно получить желаемый .блоки нелинейности 2 и 3, блок рассог - - или йскомый закон изменения кривой ласования 4, функциональные прсеобразо -: =:;- ..::.:.: : . у д .ф ватели 5 и 6, интегратор 7, блоки па- ; -- . HpII решении обратной задачи тепломяти 8 и 9, ключи 10 и 11, первый и .: (у((оводности с помощью блоков неливторой сумматоры .12 и 13.:::: " :.. : . 20 нгейн(>стй осущсествляется моделироваУстройство- работает следующим обРа-. :."::::ние обойх члесндов левой части уравнения зом. .. (3), -так" как Ь данном случае неизвестнению тЕПЛОПРОВОДНббтй оДНой ИЗ йЗВЮ Т- ..:R070pbIA Bx«oAHT B оба члена левой ча ных подстановох, напРимер, пОдстановки @, о "у уаувйеунигя
25 форме записывается следующим образом:
Фа/(д(Т) . (1>,::: "! * " " :, :::! (р
noeneaâåå нннеарнауетон, одиасдге Гранды>е р,а(ф >(ф ) < " (4> ное условие третьего ряда ."....,.. ВО .::.. >т о7 где +»Ч»„- значения функций в граo((})T (g)-Т ()1=/(- - " (2) .: ничной точке сеточной моостается нелинейно и в спу ае "ча(«то : : " дели и в ближайшей к ней
Рассматриваемой в приложениях лг иней : . . внутренней узловой точке, ной зависимости коэфрицнента "теплопро- ?5. ; Ь - щаг сетки. водности Л от температуры Т, то"есть .:. Если к граничной точке QC-сетки 1, AiO wbT, оно принимает вид .". ", . на которой моделируется преобразованнее уравнениге 1 еплопроводности
2 (- 9 )=, "(3)
Для моделир вания алгебраической нели- д 9 . О Q (.> — + — + — =О нейноотнс(. фолевой насев аурагннення:: .. д яд д н2 дна (3) необходимо -иметь бллокй нелййея«ногс-, ти, арактеристики коорых н сят параб(, подключить одинаковые б"оки нелинейлический рактер ти ности 2 и 3, настроенные предваритель«у- 45 но на режим с и = 0,5 таким образом, B качестве таких элементов мог (т быть чтобы ток чеРез один из них втекал в использованы, наноимер электронные лам- ЙС-сеткУ, а чеРез второй вытекал из пы или полупроводниковые триод, „, нее, то длЯ гРаничной точки можно бубиполярные, так и униполярные, у которых дет записать закон Кирхгофа.
50 начальные участки выходных характеристик представляют собой семейство кри- 2 3 Ъ > вых параболического типа
Э=Я U с Различными коэффициентами А и пака55 зателями степени и . Величина опре деляется режимом работы электронного илй полупроводникового прибора, который зависит or условий задачи. Taz, в слу 5 691886 б дЯ - ток, протекающий че- на выходе этого блока формируется на-. рез блок нелинейности пряжение (00 -, 0„,).
3, Рассмотренное схемное включение я = . - ток, протеквюжий по элементов обеспечивает такой режим сопротивпению между 5 работы устройства, при котором K бпо» граничной точкой моде- ку нелинейности 2 приложено напряжели и внутренней тоЧкой, . ние, равное Ц„„ и через него протекает ближайшей к нейе ток." „=А Щ, а к блоку нелинейности
U U < - соответственно потенпи 3 припожено напряжение Цж и черен сз Мв И= l0 ал, пропорциональный зна него протекает ток 3 =А U, причем ко чению функции Ф -, потек- эффициент A и в первом, и во втором циалы граничной и ближай- случаях пропорционален напряжению сме шей к ней внутренней то- щения, . Ток )> втекает в RC-сетку чек модели — - 1 и определяет новое распределение noI5
Я» сопротивление между эти- тенциалов a ee узловых точках. ми точками. В течение второго периода ключи переСигнал на входах блоков нелинсейностти, хбдят в противоположные положения, при а, следовательно, и коэффициенты А.в - которых блок памяти 8 запоминает но
УРавнении (6) Устанавлийаютсн автомати т -, вое значение сичгнала Рассогласованин чески в результате обработки сигнала.. . Up, а блок 9 оказывается подключенным рассо л ассогласования И остальными элемен- : и входу блока нелинейности 2 и т. д. тами устройства.:....: ...- - . Таким образом, на входах блоков не
Это происходит следующим образоМ.ч -,:лиейности 2 и 3 будет действовать сиг
Сигйал из узловой точки ЯС Фетки 1 . . пал управлченуипя- Ц, пропорциональный поступает на вход блока рассогтлыасова ".. .,, ."значейию"коэффициента А в предыдущий ния 4, на второй вход которого йадуаеют - ;::.."-,:- период. Контур обратйой связи при этом ся напряжение с функциональногб"тфеоб%".::: . "разоМкнуту и тебкущее сзйачение Ю, запоФ в указанной узловой точке, С выхпода .::. j0 ойпределенянобе число йерйодову устройство блока рассогласования 4 сйгнал рассог ::: —::. достигнчет такого состояния,"при котором ласования0 =U -U+, пропорциойачльный ."."::::: Ор - О. Это означает, что предыдущее ошибке между фактическим значениеММ,.":, :,--. значение напряжения смещейия Ц обеспе
Р 5 Ь
В КОНтрОЛЬНОй ТОЧКЕ С-СЕи:тКба"И йэ- :: . вестнымоЕ, поступает на ьход ййнтегфа .::3j 3 = AQU, тора 7, а затем эапоминаетсяр в блоке ",," ". " . Благодаря "такому режиму работы, памяти 7 или 8 в зависймостди м йод " .. при котором в процессе решения цепь .жения ключа 10. Так как КС --ссертка ра -.. обратной связи. оказывается разомкнутой, . ботает с периодизацией решенйя, то.в . : исключается динамическая ошибка и уст
ТЕЧЕНИЕ ОДНОГО ПЕрИОда КЛЮЧ 10 НаХО- 40 рсйСтВ6 ПОЗтВОЛяЕт МОдзтЛйрОВатЬ КОЭффИ : дится в правом (по чертежу) положении, циент тенлообмена при решении обратных а ключ 11 - левом. В этом случае вход нелинейных задач теплопроводности с вы» блока памяти 9 подключен к выходу инс сокой степенью точности. тегратора 7, а выход второго блока йамяти 8 подключен к входj блока нели- 45 нейности 2 и связанному с ним через Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я сумматор 12 блоку нелинейности 3. Второй вход сумматора 12 подключен к гра- Устройство для моделирования процес» ничному узлу 1 С-сетки 1 и на него по- са теплообмена, содержащее RC ñåòêó, дается потенциалЦ . Блок нелинейности 5о граничная точка которой подключена к
2 включен между этой же точкой и ну- первому входу первого блока нелинейнослем 1 С-сетки, в то время как блок не- ти, к первому входу первого сумматора линейности 3 включен между граничной и к выходу второго блока нелинейности, точкой с потенциалом Я „и выходом первый вход которого соединен с выхосумматора 13. На входе сумматора 13 55 дом второго сумматора, первый вход ко подаются соответственно потенциал tpa- торого подключен к граничной точке кичкой точкиЦ и напряжение ц с функ- ЯС-сетки, второй вход второго блока неционального преобразователя 6 так, что линейности соединен с выходом первого
7 691886 8 сумматора, второй вход которого подклю- го блока памяти, вход которого соединен чен ко второму входу первого блока не- с размыкающим контактом первого клюлинейности, о т л и ч а ю щ е е с я ча, выход РС-сетки подключен к первотем, что, с целью повьппения точности, му входу блока рассогласования, второй устройство содержит функциональные пре-. вход которого соединен с выходом перобразователи, блоки памяти, интегратор, вого функционального преобразователя, Ключи н блок рассогласования, выход ко- выход второго функционального преобраторого через интегратор подключен к под- зователя подключен ко второму входу втовижному контакту первого ключа, замы- рого сумматора. кающий контакт которого соединен со 1О Источники информации, входом первого блока памяти, выход ко - принятые во внимание при экспертизе торого подключен к размыкающему кон» - 1. Авторское свидетельство СССР такту второго ключа, подвижный контакт N 416708, кл. G 06 G 7/48 1971. которого соединен с выходом первого 2. Авторское свидетельство СССР блока йелинейности, замыкающий контакт 15 Н9 378894, кл. G 06 5 7/56, 1971. второго ключа подключен к выходу второ» (прототип).
Составитель И, Дубинина
Редактор Э. Губницкая Техред 3. Фанта Корректор H. Задерновска.-., Заказ 6219/41 Тираж 780 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, -35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
