Устройство для моделирования векторных полей

Всесс,ют емтФо ъ".бимветеюа МЬА ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(51) М. б 06 (т 7/4 заявки с и;исоеднне Гвсудврстеенный комитет Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий(5 8,07,77,Бюллетень26 вания описании 18.08.77 2) Авторы изобретения А. О. Дитмвн, В. И. Мигач А, Н, филиппо ий институт водного транспорт 4) УСТРОЙ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕКТОРН ПОЛЕЙ Изобретение относится к области впало:говой вычислительной техники и может бытьиспользовано при исследовании сложных векторных полей в задачах электродинамики,теории упругости и гидромеханики.Известно устройство для моделированиянепрерывных полей, описываемых дифференциальными уравйениями в частных производных, которое содержит сетки иэ резисторов и емкостей 1 Ц . Это устройство необеспечивает требуемой точности моделирования, так как в нем пространственныепроизводные аппроксимируются конечно-раэ.постными выражениями.Наиболее близким техническим решениемк изобретению является устройство, которое,как и данное устройство, содержит. сеточнуюмодель, токовводы, соединенные через функциональные преобразователи с блоком питания, и последовательно соединенные коммутатор, измерительный блок и цифропечвтаюший блок 121,Йедостатками этогоустройствв являетсябольшая сложность и трудоемкость работы лопостроению векторных полей по заданной завих ств(71) Заявитель Ленинг ренности и дивергенции, связанная с двойным обращением векторного поля и сложе. нием векторных полей, а также вызванная этими ойерациями потеря точности.Целью изобретен тя является расширение класса решаемых задач и повышение точности моделирования.фЭта цель достигается тем, что устройо содержит измерительные и задающие электромагниты, Задающие электромагниты соединены с соответствующими функциональными преобразователями и ячейками сеточной модели, каждая иэ которых выполненв, в виде пЪйарно соединенных, симметрично расположенных и равных по величине резисторов, к средним точкам которых подключены токовводы, Магнитопроводы измерительных электромагнитов соединены с каждой иэ пар резисторов ячеек. Обмотки измерительных электромагнитов соединены последовательно и подключены ко. входу коммутатора.На чертеже приведена функциональная схема устройства для моделирования векторных полей.3Устройство содержит сеточную модель 1выполненную в виде ячеек с двумя равными резисторами 2 на каждой иэ сторон, рвэисторы 3, подключенные к среаней точкерезисторов 2, задающие электромагниты 4,блок. питания 5, функциональные преобразователи 6, токовводы 7, измерительные элек.тромагниты 8, коммутатор 9, измерительный блок 10 и цифропечатающий блок 11.Задающие эпектромагниты 4 конструктивно выполнены отдепьно от модеди 1и связаны с ячейками электрически.Такое исполнение обеспечивается независимостью модели 1 от деформациипроводников, Магнитные потоки, локализованные в сердечниках электромагнит4,сцеппенм одновременно с целым классомконтуров сетки, охввтывающйх магнитопровод,магнита 4, При схемной деформации сетки,с выделением блока питания на магнитопроводах магнитов 4 образуется разное число обмоток, содержащих по одному витку,Питание устройства осуществляетсяот блока питания 5, который через преобразователи 6, электромагниты 4 и токовводы7 подсоединен к центральным точкам ячеек модели 1, Преобразователи 6 осуществляют заданное локальное соотношение междудивергенциейсоздаваемой токовводами 7,и завихренностью, создааемой в ячейкахс помощью электромагнитов 4.Измерительный блок устройства содержит тор оидапьйые измерительные электромагниты 8, магнитопроводы которых сцеплены с цепью резисторсв 2 ячеек модели 1,Пары электромагнитов 8 каждой стороныячейки соедииеж последовательно с цельюкомпенсации токов, растекающихся йэ центрального узла соединения резисторов 3 ксторонам ячейки, Эпвктромагниты 8 подключены через коммутатор 9 к измерительному блоку 10 с выходом на цифропечатающий блок 11,Устройство работает следующим образом.Рассмотрим работу устройства на примере решения краевой задачи для ввкторнсго поля в , оййосвиэиойобласти с заданнымраспределением дивергенция и эавихренностиеУстанавливаются и согласуются масштабы; линейный, мотня вектора, дивергвнции и завихренности.Заданная область разбивается в масштабе прямоугольной сеткой на квадраты, всоответствии с чем изготовляется сеточнаямодель 1 с вэаимооднозначным соответствивм между квадратами и ячейками сетки.При этом искомому векторному полю в свточной модели соответствует поле токов,Непрерывное распределение аивергенциии завихренности дискретиэируется по ячейкам и, таким образом, в каждой ячейке определяются поток дивергенции через ячейкуи поток эавихренности через ячейку. Этивеличины в согласованных ранее масштабахзадаются в каждой ячейке с помощью соответствующего ей преобразователя 6, Краевые условия заааются обычным для сеточ 10 ных моделей образом, Зааанием краевыхусловий подготовку модели заканчивают иначинают измерение, Измерение проводитсяавтоматически с помощью коммутатора 9,поочередно подсоеаиняющего электромагни 15 ты 8 к измеритепьному бдоку 10 е выходомна цифродечатающий блок 11, Каждое подсоединение дает значение Х иди- составляющее искомое вектора что дри заданном порядке обхода точек коммутатора 926 попйостью определяет векторное поле в сеточной модели 1.Предложенное устройство позволяет умень.шить трудоемкость при решении задач, свя. занных с отысканием строения поля в ре 25 альных аэрогидродинамических, теплотехнических, механических и других конструкцияхи устройствах, и повысить производительность работ по расчету физических полей.формула изобретенияЗО Устройство дпя моделирования векторныхдолей, содержащей сеточную модепь, токовводы, соединенные через функциональныепреобразователи с блоком питаыя,и пос-ледовательно соединенные коммутатор, из 35 меритедьный блок и цифропечатающий блок,о т л и ч а ю щ е е с я тем, нто, с цепьюрасширения класса решаемых задач и повышения точности моделирования, в устройствовведены измерительные и задающие электро 40 магниты, причем задающие электромагнитысоединены с соответствующими функционацьными преобразователями и ячейками сеточной модели, каждая из которых выполненав виде попарно соединенных симметрично45 расположенных и равных по величине резис,торов, к средним точкам которых подключены токовводы; магиитопроводы измеритепь-,вых электромагнитов соеаинены с каждойиз пар резисторов ячеек, а обмотки измв 56 рительных электромагнитов соединены последовательно и подключены ко входу комму.татора,Источники информации принятые во внимание при экспертизе:55 1, Карппюс У. "Моделирующие устройства дпя решении задач теории поля", М.,1972 ф с, 251-260.Ъ, Волынцев Б, А., Бухман В. Е.фМодепи для овшеиия краевых зааач,6 О М 1960, гп. Щ,564644 213 Тираж 818 Государственного копо делам иэобре 13035, Москва, Ж218 ИИП свое к митета Совета Министров СССтений и открытий 5, Раушская наб., д, 4/5 л ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Составитель Г. Сорокин дактор Л. УтехинаТехред Н. Авдрейчук Корректор А. Гриценко