Устройство для моделирования нестационарных температурных полей

,иОПИСАНИЕ ,424180ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик61) Зависимое от авт. свидетельства 22) Заявлено 03.07,72 (21) 1803744/1 51) М. Кл. 6 0 присоединением заявки Государственный комитет Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯНЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОЛ рая прису ща моделирующим торые и нашли широкое при 20 з в З 0 уПредлагаемое устройство предназначено для определения нестационарцых температурных полей в стенках камеры сгорания тепловых двигателей и других теплотехнических агрегатах, где имеет место нестациоцарная теплопередача и может быть использовано для моделирования физических процессов, описываемых уравнениями эллиптического и параболического типов.В настоящее время все большую актуальность приобретает проблема решения инженерных задач, описываемых уравнениями в частных производных. Наиболее остро стоит вопрос решения задач нестационарной теплопроводности с граничными условиями 111 рода, которым соответствует задание температуры среды и коэффициента теплоотдачи. Поскольку в современных теплотехнических агрегатах, например форсированных дизелях, коэффициент теплоотдачи по ходу процесса изменяется в десятки раз, то для решения целого ряда технических задач крайне необходим учет этих изменений, Решение подобной задачи с помощью цифровых вычислительных машин сопряжено с рядом трудностей, основными из которых являются сложный и трудоемкий процесс программирования задачи и не менее трудоемкий процесс расшифровки решения. Кроме того, весь процесс решения задачи на ЭЦВМ лишен той необходимой наглядности, котоустройствам, коменение.Известны моделирующие устройства, реша ющие 111-ю краевую задачу тецлопроводцостис постоянным коэффициентом теплоотдачи.Оци включают в себя КС-селку, блок задания грацичцых условий, блок съема решения, блок памяти.10 Основным их недостатком является то, чтозадачу нестациоцарной теплопроводцости оци решают с постоянным коэффициентом тепло- отдачи, кроме того, набор величин сопротивлений, моделирующих исследуемую область, 15 при помощи вставных омических сопротивлений, вмонтированных в двухпроводные штеккеры, требует огромного количества номинала, а ограниченный диапазон изменения емкостей резко сужает класс и возможности решаемых задач.Целью настоящего изобретения являетсяобеспечение возможности решения задач цестационарной теплопроводцастц с учетом переменных во времени коэффициентов теплоот дачи при широком изменении теплофцзическихпараметров объекта моделирования.Указанная цель достигается тем, что блокадания граничных условий может реализоать граничные условия 111 рода при помощи силителя мощности, вход которого через цифро-аналоговый преобразователь соединен с блоком памяти - периодизатором решения, а выход - с суммирующей шиной матрицы граничных резисторов, свободные концы которых через матрицу электронных ключей, соединенную с блоком памяти, подсоединены к постоянному потенциалу, причем точка соединения усилителя с матрицей граничных резисторов является граничной и соединена с ЙС-сеткой.Такое выполнение устройства позволит определить температурные поля с максимальной степенью достоверности, т. к. задание переменного во времени коэффициента теплоотдачи представляет возможность учитывать температурные колебания на поверхности тела, которые оказывают значительное влияние на общий температурный режим исследуемых деталей. Все это дает возможность оценить температурное состояние деталей уже в процессе их проектирования и наметить оп 1 имальпые конструктивные решения для обеспечения нормальных температурных условий проектируемых узлов.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - схема блока, реализующего граничные условия 111 рода.Предлагаемое устройство включает в себя (фиг. 1) ЙС-сетку 1, предназначенную для моделирования исследуемой области, блок памяти 2, предназначенный для хранения и периодической выдачи в цифровой форме информации граничных условии, блок 3, задания граничных условий содержащий цифро-аналоговый преобразователь 4, делители граничных условий 5 и б, усилитель мощности 7, матрицу электронных ключей 8, матрицу управляемых граничных резисторов 9, блок 10 съема решения. Точка 11 является граничной и соединяет сетку с каналом задания граничных условий 111 рода, ЙС-сетка 1 выполнена как сетка проводимостей с кодированным набором величин проводимостей и емкостей в относительных единицах. Диапазон изменения проводимостей и емкостей 1 - :10 относительных единиц.При решении задач 1-го и 11-го рода граничные условия в виде цифрового кода поступают из блока памяти 2 на цифро-аналоговый преобразователь 4, где цифровой код преобразуется в величины токов или напряжений, пропорциональных задаваемому числу.Далее, в зависимости от рода решаемой задачи граничные условия поступают на соответствующий делитель, откуда и задаются в граничные точки сетки,При решении нестационарной задачи 111-го рода на границе области необходимо одновременно задавать две изменяющиеся по разным законам функции - температуру среды, моделирующуюся напряжением У=(т), и коэффициент теплоотдачи, модулирующийся резистором Й=ср(т), В этом случае код функции температуры преобразуется в величину напряжения У(т), пропорциональную температуре, поступает на усилитель мощности 7, а код функции коэффициента теплоотдачи поступает на матрицу электронных ключей 8, ко.торые включают величину Я(т) резистора 9, 5 пропорционально величине коэффициента теплоотдачи.Тогда для точки 11 (фиг. 2), согласно закону Кирхгофа, можно записать;10Ь=,+где 7 - ток, поступающий в сетку 1; 11 - ток через граничное сопротивление (резистор), величина которого К(т) изменяется по закону Й=р(т); 7 - ток усилителя 7, на вход кото рого подается потенциал У(т), изменяющийсяпо закону У=(с).Причем:Я (т)где Сlп - потенциал в точке 11.1 ок 7 будет пропорционален величине входного, потенциала /(т) усилителя 7 и величине сопротивления Й (т):25К Е/(-.) 0(-)где К - коэффициент усиления усилителя 7.Тогда ток, поступающий в сетку 1 (Ь ), за писывается в виде:К (I - ц й (-) откуда; Я 5 Ц - К Ц - 1 Я (т) Таким образом, величина потенциала в точке 11, которая является граничной, есть функ ция двух переменных, каждая из которых яв ляется функцией времени, Распределение по.тенциалов внутри области фиксируется с помощью блока 10 сьема решения, который представляет собой специальный осциллограф с цифровым управлением, позволяющий на блюдать характер процесса в любой точке, ицифровой вольтметр, дающий величину потенциала в точке в выбранный момент времени.50 Предмет изобретенияУстройство для моделирования нестационар.ных температурных полей, содержащее блок задания граничных условий, ЙС-сетку, выход 55 которой соединен с первым входом блокасъема решения, второй вход которой соединен с первым выходом блока памяти, отлич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, блок задания гра ничных условий выполнен в виде последовательно соединенных матрицы электронных ключей и матрицы управляемых граничных резисторов, вход которой соединен с усилителем мощности, вход которого соединен со ответственно с делителями граничных усло424180 вий и с цифро-аналоговым преобразователем, при этом второй выход блока памяти подключен ко входу цифро-аналогового преобразователя блока задания граничных условий, третий выход блока, памяти соединен со входом иг. Составитель Э. Сечинаедактор Б, Нанкина Текред Т. Курилко орректор Т. Хворова Подписноеаказ 2454/11ЦНИИПИ пография, пр. Сапунова,1 3 1 Изд,1470 осударственного по делам изо Москва, Ж, матрицы электронных ключей блока задания граничных условий, а выходы делителей граничных условий и усилителя мощности блока задания граничных условий подключены к со ответствующим входам КС-сетки. Тираж 624омитета Совета Министетений и открытийаушская наб., д. 45