Устройство для моделирования лучистого теплообмена

(22) Заявлено 06.07.76 (21) 2381184/18-24 присоединением ваяв Государственный комите 23) Приоритет овета Министров СССРпо делам изобретений 43) Опубликовано 15,12.77. юллетень46 ания 30,01.78(45) Дата опубликования оп Авторы изобретени1 О, М. Мацевитый и Т. В, Лоцман титут проблем машиностроения АН Украинской СС(54) УСТРОЙСТВ ЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛУЧИСТОГОТЕПЛООБМЕНА 1Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для определения зависимости степени черноты поверхности тела от его температуры в случае решения обратной задачи теплопроводности с учетом лучистого теплообмена.Известно устройство для моделирования лучистого теплообмена, содержащее модель исследуемого тела, функциональные преобразователи, сумматор, усилитель постоянного тока, измерительный резистор, резистор, регулируемый двигателем сервопривода 1. Однако это устройство требует большого объема оборудования для решения поставленной задачи. Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для моделирования лучистого теплообмена, которое содержит модель теплоизлучающего тела, измерительный резистор с подключенным к нему усилителем постоянного тока, блоки задания граничных условий и сумматор, входы которого соединены с выходами двух функциональных преобразователей 21. Это известное устройство не позволяет моделировать зависимость степени черноты поверхности от ее температуры, содержит электромеханическую следящую систему, имеющую инерционность и снижающую надежность работы. Целью изобретения является повышениенадежности и расширение области применения. В описываемом устройстве это достигается тем, что оно содержит блок деления, ре 5 гулируемый резистор, интегрирующий усилитель и блок сравнения, входы которого подключены соответственно к одному выходу модели теплоизлучающего тела и к первомублоку задания граничных условий, а выход10 блока сравнения через интегрирующий усилитель подсоединен к управляющему входу регулируемого резистора, который включен последовательно с измерительным резистороммежду граничным выходом модели теплоиз 15 лучающего тела и выходом второго блока задания граничных условий, который соединенсо входом одного функционального преобразователя, вход другого функционального преобразователя подключен к другому выходу20 модели теплоизлучающего тела, входы блокаделения подключены соответственно к выходам усилителя постоянного тока и сумматора,а выход блока деления является выходом устройства.25 На чертеже приведена блок-схема описываемого устройства,Оно содержит модель 1 теплоизлучающеготела, блоки 2 и 3 задания граничных условий, блок 4 сравнения, интегрирующий усили3тель 5, регулируемый резистор 6, функциональные преобразователи 7 и 8, сумматор 9, блок 10 деления, усилитель 11 постоянного тока и измерительный резистор 12.Лучистый теплообмен, происходящий между телом и средой, определяется зависимо- стью где в(Тд - степень черноты тела;Со - коэффициент излучения абсолютно черного тела;Т - температура тела;Т - температура среды,Напряжение, полученное в некоторой точке модели 1, пропорциональное температуре излучающего тела, и напряжение блока 2 задания граничных условий, пропорциональное заданной температуре в той же точке, поступают на входы блока 4 сравнения, сигнал рассогласования которого подается на вход интегрирующего усилителя 5, выходной сигнал которого в качестве управляющего напряжения поступает на регулируемый резистор 6, включенный между моделью 1 и блоком 3 задания граничных условий, моделирующим температуру среды. Управляющее напряжение изменяет сопротивление регулируемого резистора 6 до тех пор, пока сигнал рассогласования на выходе блока 4 не станет равным нулю. Ток в цепи между граничными точками модели 1 и блока 3, являющийся аналогом теплового потока на границе, пропорционален правой части приведенного уравнения. При этом напряжения граничной точки модели 1, пропорциональные температуре излучающего тела, и блока 3 задания граничных условий, моделирующего температуру среды, поступают на входы функциональных преобразователей 7 и 8, на которых входные сигналы возводятся в четвертую степень.Входы функциональных преобразователей 7 и 8 соединены с сумматором 9, выходное напряжение которого пропорционально4 4(У 1 - Уд) подается в качестве делителя на вход блока 10 деления, на второй вход которого в качестве делимого поступает сигнал с усилителя 11 постоянного тока; на вход последнего подается напряжение, снимаемое с измерительного резистора 12 и пропорциональное току в цепи между граничной точкой модели 1 и блоком 3, а следовательно, и теп 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 4ловому потоку на границе тела. Выходноенапряжение блока 10, согласно формуле, оказывается пропорциональным значению степени черноты поверхности при данной температуре на границе.Задавая при помощи блока 2 задания граничных условий ряд напряжений, соответствующих значению температуры в некоторой точке модели 1, в результате решения получаем уточненные значения температуры награнице модели исследуемого тела и соответствующие им значения Е. Таким образом,получаем зависимость степенями черноты поверхности от ее температуры.Формула изобретенияУстройство для моделирования лучистоготеплообмена, содержащее модель теплоизлучающего тела, измерительный резистор с подключенным к нему усилителем постоянноготока, блоки задания граничных условий исумматор, входы которого соединены с выходами двух функциональных преобразователей, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности и расширения областиприменения устройства, оно содержит блокделения, регулируемый резистор, интегрирующий усилитель и блок сравнения, входы которого подключены соответственно к одномувыходу модели теплоизлучающего тела и кпервому блоку задания граничных условий,а выход блока сравнения через интегрирующий усилитель подсоединен к управляющемувходу регулируемого резистора, которыйвключен последовательно с измерительнымрезистором между граничным выходом модели теплоизлучающего тела и выходом второго блока задания граничных условий, который соединен со входом одного функционального преобразователя, вход другого функционального преобразователя подключен к другому выходу модели теплоизлучающего телавходы блока деления подключены соответственно к выходам усилителя постоянного тока и сумматора, а выход блока деления является выходом устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Прокофьев В. Е. Применение электрических моделей для решения обратных задач нестационарной теплопроводности, ИФ 7 К 1974,т. 26,1, с. 134 - 141.2. Авторское свидетельство СССР269626кл. 6 066 7/48, 1970.Составитель Г. Сорокинедактор Л. Тюрина Техред И. Карандашова Корректор А. Степанова Заказ 2913/3НП писное ипография, пр. Сапунова Изд. Уе 114 осударственного к по делам из 113035, Москва, ЖТираж 818итета Совета Министров СССретений и открытий5, Раушская наб., д. 4/5