Устройство для решения задач теплообмена

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 21,09.71 (21) 1699333/18-2 ением заявкирисо асударствекныи комитетСовета Министров СССРпо делам изобретенийи открытий Приор ит, Е, Прокофьев а Ленина политехнический институт им. В, И. Ленина) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНА Изобретение относится к аналоговои вычислительной технике и предназначено для использования на электрических моделях при решении краевых задач теории поля. Его применение позволит приобщить модели с непрерывным течением процесса решения во времени - ЯС-сетки к решению обратных задач конвективного, лучистого и контактного не- стационарного теплообмена. Изобретение целесообразно также использовать на Я-сетках, что позволит при решении указанных задач исключить инеративный путь нахождения результатов.Известное устройство для решения задач теплооб мена, содержащее функциональные преобразователи, модель-сетку, управляемый стабилизатор тока и сумматоры, не позволяет решать обратную задачу нестационарного теплообмена.Предлагаемое устройство для решения обратных задач конвективного, лучистого и контактного теплообмена, с целью расширения класса решаемых задач, содержит блок умножения, нелинейный преобразователь и усилитель постоянного тока с большим коэффициентом усиления, причем один из входов усилителя подключен к выходу первого функционального преобразователя, а второй - к узловой точке РС-сетки, в то время как выход усилителя соединен с одним из входов 71) Заявитель Харьковски блока умножения, по второму входу которогочерез суммирующий каскад подключенывыходы второго функционального преобразователя и нелинейного преобразователя, выход5 блока умножения подключен ко входу управляемого стабилизатора тока, выход которого,в свою очередь, соединен со входом нелинейного преобразователя и граничной точкой модели-сетки.10 На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства.Приняты следующие обозначения: первыйфукциональный преобразователь 1; блок 2умножения; управляемый стабилизатор 3 то 15 ка; модель-сетка 4; второй функциональныйпреобразователь 5; усилитель 6; нелинейныйпреобразователь 7; первый сумматор 8; второй сумматор 9,Блоки 1 и 5 являются однотипными и пред 20 назначены для формирования напряжений,изменяющихся во времени по заданным законам. При этом блок 1 в зависимости от классарешаемой задачи формирует напряжениеУф(т), пропорциональное одной из следующих25 переменных, входящих в граничное условие:температуре среды Т, (т) при конвективномтеплообмене; падающему тепловому потоку9,д (т) при лучистом теплообмене; темпера.туре поверхности Тп 1(т) одного из тел при30 контактном теплообмене. Выходное напряже ние блокасравнивается с напряжением с 1,П дсйствукпппм па вь.ходе блока 7, и разностный сигнал СIь = с 1 - Гнподается на один :.з входов блока 2,Блок 7 предназначен для нелинейного преобразования потенциала граничной точки с 1,(т) модели-сетки 4 в напряжение Сl в соответствии с требуемой зависимостью Цп=1(Ь,). Блок 7 примспяегся в устройстве только при решении обратных задач с нелинейными граничными условиями, а в случае линейных граничных условий из устройства исключается.Блок 2 предназначен для умножения разностного напряжения на напряжение Ь;, поступающее с блока 6. Выходное напряжение блока 2 Ь,=К; с 1 ь с 1 поступает на блок 3, который преобразует его в пропорциональный ток 1 т = Кг,уЬуТок 1 у задается В граничную точку ЛС-сетки 4, предназначенную для моделирования температурного поля исследуемого тела,Блок 5 формирует напряжение с 1 п(т), пропорциональное заданной при постановке обратной задачи температуре некоторой точки исследуемого тела.Для простоты рассмотрим случай, когда известной считается температура поверхности тела, хотя в общем случае это может быть и температура внутренних точек, Напряжение с 1 сравнивастся с напряжением узловой точки 1 с С-сетки Ь, и сигнал ошибки К = с 1 - с 1, минимизируется за счет включения в устройство усилителя 6 с большим коэффициентом усиления К,Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой замкнутую систему автоматического управления, в которой объектом управления является пассивная модель исследуемого тела - РС-сетка, При этом входными параметрами для системы являются напряжения Уи У, а выходным - ток 1 задаваемый в граничную точку. При достаточно большом Кнапряжение граничной точки с 1, определяемое величиной задаваемого в модель тока 1 будет таким, что ошибка системы 4ПК -+ О. Поскольку при этом 1 П= Уто, естественно, ток 1, пропорционален плотности теплового потока Ообеспечивающего заданное нестационарное распределение темпера туры в исследуемом теле. При этом напряжение Ь действующее на выходе блока 6, в зависимости от класса решаемой задачи является электрическим аналогом одной из искомых величин: и - при конвективном теплообмене;10 е - при лучистом теплообмене, а - при контактном тсплообмене.С помощью предлагаемого устройства можно решать пе только линейные, но и нелинейные обратные задачи нестационарной тепло проводимости с учетом конвективного, контактного и лучистого теплообмена. При этом для учета зависимости теплофизических характеристик материалов от температуры нелинейное уравнение пестационарной теплопро водимости вместе с граничными условиямис помощью интегрального преобразования приводится к виду, удобному для моделирования на 1 сС-сетках.Предмет изобретенияУстройство для решения задач теплообмена, содержащее функциональные преобразо ватели, модель-сетку, управляемьш стабилизатор тока и сумматоры, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит нелинейный преобразователь, усилитель и блок умножения, пер вый вход которого соединен через первыйсумматор с выходами первого функционального преобразователя и нелинейного преобразователя, а второй вход блока умножения подключен к выходу усилителя, вход которого соеди нен с выходом второго сумматора, первыйвход которого подк,почен к выходу второго функционального преобразователя, а второй вход второго сумматора соединен со вхочами модели-сетки, нелинейного преобразователя и 45 выходом управляемого стабилизатора тока,вход которого подключен к выходу блсгкау множения.