Устройство для решения обратной задачи теплопроводности

 

О П И С А Н И Е ()932509

И306РЕТЕН ИЯ

Союз Советскик

Социалистичесиик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (5I)M. Кл.

G 06 G 7/56 (22}Заявлено 20.06. 79 (21) 2784392/18-24 с присоединением заявки М

)ооударстакииый комитет

СССР ао делам иаобретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК681.333 (088.8) ОпУбликовано 30. 05. 82 ° Бюллетень P@ 20

Дата опубликования описания 39.05.82 (72) Авторы изобретения

В.Н.Голощапов, В.A.Èàëÿðåíêo и В.С.П1иро

Институт проблем машиностроения АН Украинскои ССР--: — . (7l) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ

ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено длл решения обратной задачи теплопроводности при большой интенсивности теплообмена на поверхности тела, т.е. когда внешнее терI мическое сопротивление мало, а следовательно, коэффициент теплоотдачи достигает больших значений.

Известны устройства для решения обратных задач теплопроводности, содержащие пассивную модель, блоки сумматоров-вычитателей, делитель напряжения, регулируемые сопротивления, электромеханическую или электронную следящую систему (1) и (2J .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования задач теплопроводности, содержащее пассивную модель, делитель напряжения, стабилизатор тока, соединенный с пассивной моделью, блок умножения. подключенный к стабилизатору тока, сумматоры и элементы сравнения (3) .

В этом устройстве аналогом искомого коэффициента теплоотдачи является напряжение, действующее на входе блока умножения, и в случае больших значений этого коэффициента напряжение может превысить максимально допустимое для пассивной модели. Иасштабирование может при10 вести к потере точности при определении коэффициента теплоптдачи.

Цель изобретения — расширение класса решаемых задач.

Поставленная цель достигается

3S тем, что в устройство для решения обратной задачи теплопроводности, содержащее пассивную модель., первый и второй блоки сравнения, блок ум- -.

20 ножения стабилизатор тока и делиЭ тель напряжения, причем первый выход делителя напряжения соединен с одним входом первого блока сравнения, второй выход делителя на9325

3 пряжения соединен с одним входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого через стабилизатор тока соединен с

5 граничным узлом пассивной модели, связанный с другим входом второго блока сравнения, а соответствующий . узел пассивной модели соединен с другим входом первого блока сравне- !р ния, дополнительно введены интегратор, первый и второй блоки деления и дифференциальный усилитель, причем выход первого блока сравнения соединен со входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом блока умножения и с первым входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход которого связан с первым входом второго блока деления, выход которого является выходом устройства, а третий выход делителя напряжения соединен со вторыми входами первого и второго блоков деления, четвертый выход делителя напряжения связан со вторым входом дифференциального усилителя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит пассивную модель 1, первый и второй блоки 2 и 3 сравнения, дифференциальный усилитель 4, блок 5 умножения, стабилизатор 6 тока, интегратор 7, первый и второй блоки 8 и 9 деления, дели35 тель 10 напряжения.

Схема предлагаемого устройства позволяет по известным результатам термометрирования тела и температу40 ре среды решить обратную задачу теп- лопроводности в случае большой интенсивности теплообмена.

Для этого по границе тела, где идентифицируются граничные условия

4 45 теплообмена, выделяется слой вполне определенной толщины б, термическое сопротивление которого равно В /1, где Я вЂ” коэффициент теплопроводности материала тела, и на сеточной модели осуществляется задание области без упомянутого выше слоя, в результате чего внутреннее термическое сопротивление слоя искусственно вносится в состав внешнего термического сопротивления рав1 ного †-+ — где . — истинное значе«р а

I ние коэффициента теплоотдачи, кото09 4 рое подлежит определению, à К<р -некоторое фиктивное значение коэффициент а те пл оотдa чи.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал из узловой точки пассивной модели 1 поступает на один вход блока 2 сравнения, на другой вход которого подается напряжение с делителя !О напряжения, пропорциональное значению температуры в соответствующей точке моделируемого тела. С выхода блока 2 сигнал рассогласования поступает на вход интегратора 7> с выхода которого сигнал, пропорциональный ® поступает на входы блока 8 деления и блока 5 умножения. В блоке 5 умножения сигнал, пропорциональныйо <, умножается на выходной сигнал блока 3, пропорциональный разности сигналов, соответствующих температурам среды ТС и граничной точки Т . Сигнал с .блока 5 через стабилизатор 6 тока поступает в граничную точку пассивной модели 1, изменяя распределение потенциалов в пассивной модели 1. При этом меня ется сигнал рассогласования и т.д.

Регулирование происходит до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, что означает конец решения задачи. Для того, чтобы определить термическое сопротив1 ление, а затем и коэффициент о, е р единичный сигнал с делителя 10 напряжения подается на один вход блока 8 деления, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональныйо,р, а с выхода блока 2 деления сигнал, пропорциональньп| (I

oL (p поступает на вход сумматора 3, где из него вычитается сигнал, пропорциональный / 1 и поступивший с делителя 10 напряжений. С выхода дифференциального усилителя 3 сигнал, 5 ран ный — = — — —, пр опорционапьный о X(p внешнему термическому сопротивлению, подается на вход блока 9 деления, на второй вход которого подается единичный сигнал, в результате чего на выходе из блока 9 деления формируется сигнал, пропорциональньп искомому коэффициенту теплоотдачи.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять большие значения коэффициентов теплоотдачи, 9325

Формула изобретения

ВНИИПИ Заказ 3786/70 Тираж 732 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 что обеспечивается схемным путем (введением в устройство блоков деления и дифференциального усилителя) позволяет существенно расширить функциональные возможности аналоговых, специализированных устройств и класс

I решаемых на них задач теории поля.

Устройство для решения обратной задачи теплопроводности, содержащее пассивную модель, первый и второй блоки сравнения, блок умножения, ста- 15 билизатор тока и делитель напряжения, причем первый выход делителя напряжения соединен с одним входом первого блока сравнения, второй выход делитепя напряжения соединен 20 с одним входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого через стабилизатор тока соединен с граничным узлом пассив- 2S ной модепи, связанным с другим входом второго блока сравнения, а соответствующий узеп пассивной модели соединен с другим входом первого блока сравнения, о т л и ч а — щ ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него дополнительно введены интегратор, первый и второй блоки деления и дифференциальюий усилитель, причем выход первого блока сравнения . соединен со входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом блока- умножения и с первым входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом диф-. ференциального усилителя, выход которого связан с первым входом второго блока деления, выход которого является выходом устройства, а третий выход делителя напряжения соединен со вторыми входами первого и второго блоКов деления, четвертый выход делителя напряжения связан со вторым входом дифференциального. усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

- 29?970, кл. G 06 G 7/46, )969, 2. Авторское свидетельство СССР

Р 436496, кл. G 06 G 7/48, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 358?06, кл. G 06 G 7/56, .1971 (прототип).