Устройство для задания нелинейных граничных условий

В ос с с . ": яй атем н( : :"ч:спщ,лблноте; в 4 ЪА Союз Советскик Социалистическик РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СЬИДЙТЙЛЬСТВУ61) Дополнительное к авт. свид-ву(и) 512477 2) Заяв 18-2 74 (21) 20 51) М, Кл.т 06 С 7/4 о 03.0 присоединением заявкиГосударственный комнтет Совета Мнннстров СССР по делам нзобретеннй и открытнй5) Дат опубликования описания 30.06.7 П. Арсеньева и М. М. Вайнер(72) Авторы изобретения енинграцское отделение союзног научно-н орденаследоваЯ. Жук инв елъского71) Заявител оектно-изыскательского института Гицропро 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ НЕЛИНЕЙНЫХ ГРАНИЧНЫХ УСЛОВИ 2 еаостат их яв яется неприменимос учае, когаа коэффицтся разрывной функрхности обьекта,в рассматриваемом слент теплообмена являецией температуры пов Изобретение относится к аналоговым вычислительным машинам, в частности к сеточным электроинтеграторам, и предназначено для задания нелинейных граничных условий третьего рода. 5При исследовании тепловых процессов с фазовыми переходами широко применяется метод приведения двухфазной системы к одноропному виду в отношении коэффициента теплопровопности одной из фазовых эон. Это О особенно важно при использовании метода электромопелирования, так как коэффициенты теплопровопности, а следовательно, и моделирующие их резисторы Й С - сетки остаются постоянными по всей моделируемой об- И ласти в течение всего процесса решения запачи. Оцнеко при решении третьей краевой задачи для соответствующей системы дифференциальных уравнений в частных произвопных граничное условие третьего ропа в 20 результате указанного преобразования становится нелинейнь 1 м,а именно: величина коэффициента теплообмена скачкообразно изменяется при переходе температуры поверхности мопелируемого чбьекта через крити ческое значение в К рвз, где К - константа, равная отношению коэффициентов теплопроводности, соответствующих разным фвзовым состояниям обьекта. Так квк в общемслучае коэффициент теплообмена, кроме того, является функцией времени, то процессзадания граничных условий обычными средствами становится затруднительным.Для решения поставленной задачи возможно применение устройств, использующихэлектронный метод моделирования, опнако,это сопряжено с затратой большого обьемаоборудования на каждый граничный узел моделируемой области,Для задания граничных условий третьегорода известны устройства на основе управляемых конценсаторных преобразователейчастоты в проводимость. Эти устройствапостаточно просты и позволяют учитыватьизменение коэффициента теплообмена во времени.512177 4К,4 2 Д +Д 1)7 =-ги15 2 11 (Ц где 7 - температура внешней среды;грЦ - тепловое сопротивление участгрка области, заключенное между ее границей и прилежащей к ней узлом в направлении соответствующей координатной оси;В ( 1) - тепловое сопротивление фиктивного слоя между поверхностью обьекта ивнешней средой;Р+ЯЦЛч,и Щ- коэффициенты пропорциональности.Устройство работает следующим образом.Величина сопротимения, моделируемогопреобразователем частоты в проводимость,равна2 СГ(1)где С - емкость конденсаторов преобразователя;- частота коммутации,и является аналогом суммарного тепловогосопротивления на границе области т гр сМ МВыражая температуру поверхности черезтемпературу внешней среды и температурув прилежащем к границе узле, а также полагая критическое значение равным нулю, Е 1 что всегда выполнимо, условие равенства Целью изобретения ямяется расширение класса решаемых устройством задач.Согласно изобретению устройство содержит блок сравнения, один вход которого соединен с прилежащим к границе области 5, узлом ДС -сетки, другой вход - с выходом блока перемножения, входы которого подключены к выходам блока задания температуры внешней среды и дополнительного блока задания коэффициента теплообмена, а О выход блока сравнения соединен с управляющими входами дополнительных ключей, осуществляющих подключение входов преобразователя частоты в проводимость к выходу преобразователя напряжения в частоту и к И выходу дополнительного преобразователя напряжения в частоту, вход которого связан с выходом блока задания коэффициента теплообмена через потенциометр.На чертеже показана блок-схема устрой-,О ства, где 1 - Д -сетка, 2 - преобразователь частоты в проводимость, 3,4 - конденсаторы, 5-10 - ключи, 11 - блок зада- ния температуры внешней среды, 12, 13- преобразователи напряжения в частоту,14, ,ф 15 - блоки задания коэффициента теплообмена, 16 - блок перемножения, 17 - блок сравнения, 18 - делитель напряжения.Устройство содержит блок задания температуры внешней среды 11, двухтактный О конденсаторный преобразователь частоты в проводимость 2, включенный между выходом блока 11 и прилегающим к границе области узлом Й С - сетки 1, блок сравнения 17, входы которого подключены к вы- М ходу блока перемножения 16 и к укаэанному узлу ЯС-сетки 1,а выход соединен с упрамяюшими входами дополнительных ключей 9 и 10, осуществляющих подключение вь 1 ходов преобразователей напряжения в ча-, стоту 12 и 13 к входам управления ключами 5 8 преобразователя частоты в проводи мость 2, Один вход блока перемножения 16 подключен к выходу блока 11, а другой - к выходудополнительногоблоказадания коэффи- гф циента теплообмена 15, Выход блока задания коэффициента теплообмена 14 связан с входомпреобразователя напряжения в частоту 12непосредственно, а с входом дополнительного преобразователя напряжения в частоту13 через делитель напряжения 18.На каждый граничный узел РС - сетки требуется блок сравнения и конденсаторный преобразователь частоты в проводимость.Остальные узлы и элементы устройства яв ляются общими для всех граничных узлов.Выходные напряжения блоков задания11 14 и 15 равны:Ч: е,"Г (1) Управляющие импульсы поступают на входы ключей 5-8 преобразователя 2 с выхода одного из преобразователей напряжения в частоту 12 или 13. Входы этих преобразователей соединены с выходом блока задания 14, задающего в виде напряжения зависимость суммарного теплового сопротивления от времени, причем благодаря наличию делителя 18 напряжения на входах.преобразователей 12, 13, а следовательно, и частоты выходных импульсов, изменяясь по одному и тому же закону, отличаются в К раз, что обеспечивает скачкообразное изменение величины сопротивления, моделируемого преобразователем 2 при переключении упрамяющих входов ключей 5-8 с выхода одного из преобразователей 12, 13 на выход другого. Это переключение осущестляется посредством ключей 9 и 10 по сит налу блока сравнения 17, который поступает на их упрамяюшие входы в момент перехода температуры поверхности через критическое значение.512477 ИИП. Заказ 956/50 Тираж 86 одписно од, ул. Проектная,температуры поверхности критическому значению можно эапнсать следуккпнм образом: Это условие реализуется с. помощью блока сравнения 17 и блока перемножения 16.19 формула изобретения Устройство для задання нелинейных граничных условий, содержащее; К(; -сему, вход которой через преобразователь частоты в проводимость подключен к выходу блока задания температуры внешней среды, блок задания коэффициента тенлообмена, выход которого соединен с входом преобраз- щ вателя напряжения в частоту, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расши;ренин класса решаемых задач, оно содержит блок сравнения, блок перемножения, дополнительный блок задания коэффициента теп- р филиал ППП "Патент", г лообмена, дополнительный преобразовательнапряжения в частоту, ключи и делительнапряжения, выход которого подключен квходу дополнительного преобразователя напряжения в частоту, а вход подключен к выходу блока задания коэффициента теплообмена и входу преобразователя напряжения вчастоту, выход, дополнительного блока задания коэффициента теплообмена подключенк первому входу блока перемножения, к второму входу которого подключен выход блока задання температуры внешней среды, авыход - к первому входу блока сравнения,второй вход которого подключен к входуИС - сетки и преобразователю частоты впроводимость, а выход - к управляющимвходам первого и второго ключей, причем:выход преобразователя напряжения и часто,ту через первый ключ соединен с управляющим входом преобразователя частоты впроводимость, а выход дополнительного преобразователя напряжения в частоту соединен с управлякхлим входом преобразовате,ля частоты и проводимость через второйключ,