Устройство для решения кревых задач

264803 Союз Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельства М аявлено 25.Ч 1.1968 ( 1260134/18-24 л, 42 пМ, /48 исоединением заявки М ПриоритетОпубликовано 03.11.1970. Бюллетень М 9Дата опубликования описания 24 Л 1.1970 МПК 60 Комитет по делам зооретений и открытий при Совете Министров СССРДК 681 333(088 8) Авторизобретен Рем 1р" аявите ТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ т Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.Известно устройство для решения краевых задач с процессами скрытой теплоты плавления и отвердевания, содержащее блок моде ли-сетки, блоки начальных и граничных условий, а также конденсаторы, интегратор, сравнивающие устройства и ключ блоков узловых точек сетки.Известное устройство не воспроизводит 10 процессов, связанных со скрытой теплотой.Оно лишь изменяет параметры сетки при повышении узлового напряжения до заданного значения, причем изменяет с некоторой задержкой во времени. 15Предложенное устройство отличается тем, ч о, с целью увеличения класса решаемых задач, в нем конденсатор скрытой теплоты плавления и отвердевания блока узловой точки сетки подключен одной обкладкой через 20 ключ к узловой точке сетки, а другой - к выходу интегратора, суммирующие входы которого соединены с первой обкладкой конденсатора скрытой теплоты плавления и отвердевания и с источником опорного напряжения. К 25 первому сравнивающему устройству подключена узловая точка сетки и источник опорного напряжения, а выход его соединен с включающим входом ключа, причем второе и третье сравнивающие устройства подключены Зовыходу интегратора и к источнику напряжения, а их выходы подключены к включающим входам ключа. 11 а чертеже показана схема предлагаемого устройства. На схеме изображены: 1 - узловая точка; 2 - резисторы сетки; 3 - конденсатор сетки; 4 - конденсатор, в котором накапливается заряд, соотвстствующий скрытой теплоте, называемый в дальнейшем конденсатором скрытой теплоты; 5 - нормально разомкнутый ключ с одним включающим входом и двумя выключающими; 6 - интегратор с двумя суммирующими входамп (должен иметь достаточно малую постоянную времени); 7 - сравнивающее устройство, выдающее управляющий сигнал при входном напряжении, равном критическому напряжешцо (с обратшым знаком); 8 - сравнивающее устройство, выдающее управляющий сигнал при напряжении на входе, равном опорному напряжению с обратным знаком; 9 - сравнивающее устройство, выдающее управляюший импульс при напряжении на входе, равном по величине и обратном по знаку опорному напряжению; 10 - источник опорного напряжения К,.р, которое соответствует критической температуре; 11 - источник опорного напряжения Ь,Р ограничивающего заряд конденсатора скрытой теплоты.К узловой точке 1 подключены резисторы 2 сетки и конденсатор 3. Конденсатор 4, в котором при работе схемы накапливается заряд, соответствующий скрытой теплоте, и который называется здесь конденсатором скрытой теплоты, подключен к узловой точке 1 через ключ 5 и цепь выхода интегратора б, Ключ 5 управляется сравнивающими устройствами 7, 8 и 9, выходы которых подключены к управляющим входам ключа, 7 - к включающему, 8 и 9 - к выключающим. Входы сравнивающего устройства 7 подсоединены к узловой точке 1 и опорному напряжению Е/,р от источника 10. На входы сравнивающего устройства 8 подключены выход интегратора б и опорное напряжение С/р от источника 11. На входы сравнивающего устройства 9 подключены выход интегратора 6 и опорное напряжение С/.р от источника 10. Входы интегратора б подключены к источнику 10 и к точке соединения ключа 5 и конденсатора 4. Устройство работает следующим образом. Полагаем, что напряжение С/,в узловой точке 1 положительное и что заданы начальные условия: напряжение на конденсаторе 4 равно нулю, конденсатор интегратора б заряжен так, что выходное напряжение интегратора С, равно критическому значению температуры среды, заполняющей моделируемую область,Пусть напряжение У в узловой точке возрастает от нуля. В момент 1, оно становится равным по величине критическому напряжению У,.р, Сравнивающее устройство 7 срабатывает и включает ключ 5, который подключает к узловой точке 1 вход интегратора б и верхнюю обкладку конденсатора 4 скрытой теплоты. Нижняя обкладка этого конденсатора находится под выходным напряжением интегратора 6, т. е. под напряжением У= = У,р. В первый момент после подключения на обеих обкладках конденсатора 4 будет одно и то же напряжение. Интегратор б не будет интегрировать, так как разностное напряжение на его входе равно нулю. Но затем, когда напряжение Ь повышаясь, несколько превысит напряжение с 1,р, в цепи конденсатора 4 потечет ток, заряжающий положительно верхнюю обкладку. Одновременно разностное напряжение на входе интегратора б станет отличным от нуля и интегратор начнет понижать свое выходное напряжение Учтобы сохранить напряжение верхней обкладки относительнс земли неизменным, иначе говоря, чтобы сохранить напряжение У в узловой точке 1 прежним, равным критическому. Напряжение в узловой точке не будет повышаться и при дальнейшем притекании тока из сегки к точке 1, так как весь ток будет направляться в конденсатор 4 скрытой теплоты вследствие соответствующего понижения напряжения Ь, интегратора б. На конденсаторе 4 оудет накапливаться заряд Я = С,С,р, соответствующий скрытой теплоте,5 10 15 20 25 Зо 35 40 45 50 55 60 65 Этот период задержки узлового напряжения с 1 на критическом значении будет продолжаться до тех пор, пока выходное напряжение интегратора б не снизится до нуля. Если предусмотрено напряжение ограничения Ур, установленное на источнике 11, то снижение будет происходить до 1 о,р. Тогда сработает сравнивающее устройство 8 и подаст сигнал на ключ 5, который разомкнет цепь конденсатора 4 скрытой теплоты. С этого момента напряжение на нем будет сохраняться постоянным и равным с 1 р - (1 о,р. Но узловое напряжение Ьперестанет удерживаться на постоянном уровне /,.р и начнет повышаться в соответствии с ходом процесса в сетке. Действительно, с этого момента к узловой точке 1 подключен только вход интегратора б, а выход отключен и, следовательно, не может воздействовать на ход процесса в сетке.В момент 1. процесс в сетке изменяет свой ход, и напряжение Уув узловой точке 1 начинает падать. Когда напряжение Уузл достигнет критического значения Ур, снова сработает сравнивающее устройство 7, после чего сработает ключ 5, снова замыкая цепь конденсатора 4 скрытой теплоты, Но теперь напряжение с 1 в узловой точке 1 имеет тенденцию к падению, т. е. ток будет отбираться от конденсатора 4 и последний начнет разряжаться, поддерживая узловое напряжение У на уровне С,р. Напряжение на входе интегратора б будет все время немного ниже опорного С,р, а на выходе будет повышаться, побуждая конденсатор 4 отдавать свой заряд для компенсации отбираемого от точки 1 заряда.Когда выходное напряжение У, интегратора б поднимется до Ьр, сработает сравнивающее устройство 9, ключ 5 размыкается, и узловое напряжение Оу будет понижаться в соответствии с ходом процесса.Предлагаемое устройство работает правильно и в том случае, если ход процесса изменится в период 1, - 1, когда конденсатор 4 скрытой теплоты еше не зарядился полностью. Пусть это будет момент 1 з, Тогда конденсатор начнет разряжаться, снова поддерживая узловое напряжение У,равным С,р. Когда конденсатор 4 полностью разрядится, а выходное напряжение интегратора l, достигнет У,р, сработает сравнивающее устройство 9 и отключит конденсатор 4 скрытой теплоты.Как видно из описания действия устройства, процессы зарядки и разрядки конденсатора скрытой теплоты происходят в равновесных условиях, и в любой момент процесс может быть реверсирован, как это и требуется по принципам термодинамики.Если параметры среды при расплаве и затвердевании меняются, т. е. резисторы 2 и конденсатор 3 должны быть также изменены, то для этого следует использовать управляющие выходы сравнивающих устройств 8 и 9, подавая их на ключи в цепях сопротивлений264803 Пр едм ет изобретения Составитель Е. В. Тимохина Техред 3. Н. Тараненко Корректор Г. П. Шильман едакт анкина каз 1559/15 Тираж 500 Поди испоНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров ССС Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 ия, пр. Сапунова,по и емкостей сетки, Величина заряда, соответствующего скрытой теплоте, может меняться путем изменения емкости конденсатора 4. Если имеется источник Ур, то величина заряда может изменяться путем изменения этого напряжения. Устройство для решения краевых задач с процессами скрытой теплоты плавления и отвердевания, содержащее блок модели-сетки, блоки начальных и граничных условий, а также конденсаторы, интегратор, сравнивающие устройства и ключ блоков узловых точек сетки, отличающееся тем, что, с целью увеличения класса решаемых задач, в нем конденсатор скрытой теплоты плавления и отвердевания блока узловой точки сетки подключен одной обкладкой через ключ к узловой точке 5 сетки, а второй - к выходу интегратора, суммирующие входы которого соединены с первой обкладкой конденсатора скрытой теплоты плавления и отвердевания и с источником опорного напряжения; к первому сравниваю щему устройству подключена узловая точкасетки и источник опорного напряжения, а вы- ход его соединен с включающим входом ключа, причем второе и третье сравнивающие устройства подключены к выходу интегратора 15 и к источнику напряжения, а их выходы подключены к включающим входам ключа,