Устройство для моделирования температурного поля

бнб.;н ф,41;офй.,А ОЙ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 408331 Союз Советских Социалистицеских Реслублик. Кл. 6 06 д 7/4 До соединением зая оаудврственныи комитвСовета Министров СССРоо долам изобротвнийи открытий Приоритет -Опубликовано 10,Х.1973. Бюллетень М 47Дата опубликования описания 12 Х.1974 ДК 681.333(088.8) Авторыизобретения Ильченко К, И, Богатыренко Харьковск на Ленина политехнический инст им, В. И. Ленина аявит СТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯИзобретенне относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для использования на электрических моделях для Решения краевых задач теории поля ЛС- сетках.Изменением агрегатного состояния сопровождаются многие,производственные процессы, При этом теплофизические .коэффициенты тела меняются скачкообразного, а для изменения агрегатного,состояния (для фазового перехода) требуется теплота, плавления, испарения и т, д. Решение подобного рода задач имеет большое практическое значение для ме. таллургии, строительной техники и др.Известны устройства для решения задач ,с изменением агрегатного состояния тела, вы,полненные в,виде схемы для решения задачи с фазовым переходом,:собранной,на элвктромеханических реле и тиратронах.Известные устройства не позволяют непрерывно во времени. решать задачи с фазовыми превращениями, что заставляет прибегать к сложным:искусственным,приемам.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач.Для этого предлагаемое устройство содержит диодный элемент, соединенный с ЛС-сеткой, схему сравненияподключенную к,интегратору и управляемому стабилизатору тока, блок управляемой емкости, соединенный с диодным элементом, управляемым стабилизато,ром тока и схемой сравнения, и,пороговыйблок, вход которого, подключен к интегратору,а выход соединен с управляемым стабилизатором тока.На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.Устройство содержит ЛС-сетку 1, диодныйэлемент 2, блок 3 управляемой емкости, управ 1 О ляемый стабилизатор тока 4, блок б,сравнения, интегратор б, пороговый блок 7,ЛС-сетка предназначена для моделирования температурного поля тела.На чертеже она,показана условно с тем,15 чтооы выделить ее граничные точки, к каждой,из которых подключается предлагаемоеустройство.Диодный элемент 2 предназначен для отделения емкости в узле ЛС-сетки от емкости20 блока 3 в случае, если положительное напряжение на последнем меньше чем на емкостиРС-сет.ки,Блок 3 служит для изменения, величиныемкости конденсатора в узле ЛС-сетки, что,по 25 зволяет решать на той же сетке уравнение сдругими коэффициентами. Физическая это соответствует, изменению теплоемкости;исследуемого тела (если теплоемкость тела в результате превращения уменьшается, то необходи 30 мо изменить, полярность включения диода илизнаки напряжений на конденсаторе сетки иблоке 3. При этом сетка для первоначальногосостояния тела расс;нтывается на суммарнуюемкссть обо 11 х ко.1 денсатс 1 ров,Управляемый ста 5 илизагор тока 4 служит 5для преобразования входного на 1 пряжения впропорциональный ему выхочно 11 ток,Бл."х б служ.1 т для сравнения напряженияна блске 3 с гэ"тояяным напряжением, величина которого соответствует в спределен О1 ном масштабное тегмнературе замерзания груп.та. В качестве этого блока может быть ис:пользован обычный операционный усилительна два входа.Блок 7 прсдставляет собой,порого 1 вое уст1 ройство, вырабатывающее выходной импульспри достижении на его входе определенногоуровня на 1 пряжсния, который можно,регулировать, В качестве этого устройства можноиспользовать трнггср с эмиттерной (катод- Оной) связью - триггер Шмидта.Выходной нмпульс блока 7 отключает выход стабилизатора 4 от внешней цепи. ТакоеупраВление предусматриВается В управляемых стабилизаторах тока,2 эПеред началом решения задачи ксндснсаторы ЛС-сетки заряжаются до напряжений,определяемых начальным распределением температуры в талой фазе, а блоки 3 до напря.жения, пропорционального температуре за- ЗО.мерзания. При этом диоды 2 окажутся запертыми обратным напряжением.Начало решения определяется моментомподклкче 1.,.1 я к граничным точкам модели(ЯС.сетки) устройств за 1 дания граничных ус- зьловий, модетирующих теплообмен грунта сзамораживающей средой, В частности, еслитемпература замерзающей среды равна нул.о,то граннчные точки ЯС-сетки заземляются.Начинается разряд конденсаторов йС-сет Оки. Блоки З,разряжаться практически не будутпоскОльку Входное сОпротивление блокаБ достаточно велико.Как только напряжение на конденсаторе вка 1 кой-либо узловой точке ЯС-сетки достигнет 45значения, пропорционального температуре замерзания, диод открывается и начинаетсясовместный разряд конденсаторов РС-сетки,и блока 3. Однако теперь на выходе блока 5 появляется напряжение, которое 1 П 1 реобразуется стабилизатором 4 в ток, заряжающий блок 3. Благодаря такой обратной связи напряже,ние на блоке 3, а следовательнои на кондепса 1 торе ЙС-сетки будет поддерживаться на уро 1 вне напряжения, пропорционального тем,перату,ре замерзания,Интегратор б, интегрируя напряжение на выходе блока б, вырабатывает напряжение, ,пропорциональное интетралу тока, заряжающего конденсаторы.А так как,напряжение на конденсаторах не,изменяется, то можно считать, что напряжение на выходе нптегратора б будет пропорционально интегралу тока, псступающего в ЛС-сетку,Как только напряжение на выходе интегратора б достигнет значения, соответствующего величине приращения, заряда емкости, сработает пороговое устройство ,(блок 7) ,и отключ 1 ит стабилизатор 4 от блока 3, тем самыи закончится подзарядка последнего. В дальнейшем конденсаторы будут разряжаться совместно, моделируя, дальнейшее охлаждение замерзшего грунта.Таким образом, распределение потенциалов в узловых точках ЛС-сетки будет соответсгвовать тепловому состоянию замерзающего грунта.Предмет изооретени яУстройство для модели 1 рования температурного поля, содержащее ИС-сетку, управляемый стабилизатор тока и интегратор, отличаюиееся тем, что, с целью рас 1 ширения класса решаемых задач, оно содержит диодный элемент, соединенный с ЯС-сеткой, схему сравнения, подключенную к интегратору и управляемому стабил 1 изатору тока, блок управляемой емкости, соединенный с диодным элемен 1 том, управляемым стабилизатором тока и ,схемой сравнения, и пороговый блок, вход которого подключен к интегратору, а выход соединен с управляемым стабилизатором то,ка.408331 оставитель Е. ТимохинаТехред Л, Богданова корректор Н. Учакина Редактор Т. Иванов Подписнои СССР ип. Харьк, фил. пред, Патент Заказ 210 Изд.281ЦНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретенийМосква, Ж, Раушская Тираж 641овета Мпннсоткрытийнаб., д. 4/Б