Устройство для решения обратной задачи теплопроводности

(22) За я влено 20. 06. 79 (21) 2784392/18-24 с присоединением заявкиГооударстакааый коиитет СССР ао делаю наоеретений н открытий(72) Авторы изобретения В,Н.Голощапов, В,А,Иаляренко и В.С.П 1 иро ЪИнститут проблем машиностроения АН Украинскои ССР: - ,(71) Заявитель(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИИзобретение относится к аналого. вой вычислительной технике и предназначено длл решения обратной задачи теплопроводности при большой интенсивности теплообмена на поверхности тела, т.е. когда внешнее термическое сопротивление мало, а следовательно, коэффициент теплоотдачи достигает больших значений. Известны устройства для решения обратных задач теплопроводности, содержащие пассивную модель, блоки сумматоров-вычитателей, делитель напряжения, регулируемые сопротивления, электромеханическую или электронную следящую систему 11 и 12).Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому являетсяустройство для моделирования задачтеплопроводности, содержащее пассивную модель, делитель напряжения,стабилизатор тока, соединенный спассивной моделью, блок умножения. подключенный к стабилизатору тока, сумматоры и элементы сравнения 31.В этом устройстве аналогом искомого коэФФициента теплоотдачи является напряжение, действующее на входе блока умножения, и в случае больших значений этого коэФфициента напряжение может превысить максимально допустимое для пассивной модели. Иасштабирование может привести к потере точности при определении коэффициента теплоотдачи.Цель изобретения - расширениекпасса решаемых задач.Поставленная цель достигается 15тем, что в устройство для решения обратной задачи теплопроводности, содержащее пассивную модель., первый и второй блоки сравнения, блок ум-20ножения стабилизатор тока и делиЭтель напряжения, причем первый выход делителя напряжения соединен с одним входом первого блока сравнения, второй выход делителя на 93253пряжения соединен с одним входомвторого блока сравнения, выход которого соединен с первым входомблока умножения, выход которого через стабилизатор тока соединен с5граничным узлом пассивной модели,связанный с другим входом второгоблока сравнения, а соответствующийузел пассивной модели соединен сдругим входом первого блока сравнения, дополнительно введены интегратор, первый и второй блоки деленияи дифференциальный усилитель, причем выход первого блока сравнениясоединен со входом интегратора, выхЬд которого соединен со вторым входом блока умножения и с первым входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом дифФеренциального усилителя, выход которого связан с первым входом второго блока деления, выход которого является выходом устройства, а третийвыход делителя напряжения соединенсо вторыми входами первого и второго блоков деления, четвертый выходделителя напряжения связан со вторымвходом дифференциального усилителя.На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.Устройство содержит пассивнуюмодель 1, первый и второй блоки 2и 3 сравнения, дифференциальный усилитель 4, блок 5 умножения, стабилизатор 6 тока, интегратор 7, первыйи второй блоки 8 и 9 деления, дели 35тель О напряжения.Схема предлагаемого устройствапозволяет по известным результатамтермометрирования тела и температу 40ре среды решить обратную задачу теп-лопроводности в случае большой интенсивности теплообмена,Для этого по границе тела, гдеидентифицируются граничные условия4 45теплообмена, выделяется слой вполне определенной толщины б, термическое сопротивление которого равно О /1, где Я - коэффициент теплопроводности материала тела, и насеточной модели осуществляется задание области без упомянутого вышеслоя, в результате чего внутреннеетермическое сопротивление слоя искусственно вносится в состав внешнего термического сопротивления рав 3ного в -+ - где , - истинное значер ь а1ние коэффициента теплоотдачи, кото 09 4рое подлежит определению, а оСср -некоторое Фиктивное значение коэффициента теплоотдачи.Устройство работает следующим образом.Сигнал из узловой точки пассивной модели 1 поступает на один вход блока 2 сравнения, на другой вход которого подается напряжение с делителя О напряжения, пропорциональное значению температуры в соответствующей точке моделируемого тела. С выхода блока 2 сигнал рассогласования поступает на вход интегратора 7 с выхода которого сигнал, пропорциональный оС поступает на входы блока 8 деления и блока 5 умножения. В блоке 5 умножения сигнал, пропорциональньпо, умножается на выходной сигнал блока 3, пропорциональный разности сигналов, соответствующих температурам среды ТС и граничной точки Тп, Сигнал с .блока 5 через стабилизатор 6 тока поступает в граничную точку пассивной модели 1, изменяя распределение потенциалов в пассивной модели 1. При этом меня ется сигнал рассогласования и т.д.Регулирование происходит до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, что означает конец решения задачи. Для того, чтобы определить термическое сопротивление , а затем и коэффициент оЕСр фединичный сигнал с делителя 10 напряжения подается на один вход блока 8 деления, на другой вход которого поступает сигнал, пропорцио- нальныйЖ,р, а с выхода блока 2 деления сигнал, пропорциональньпОС,Р поступает на вход сумматора 3, где из него вычитается сигнал, пропорциональный 3 /а и поступивший с делителя 10 напряжений. С выхода дифференциального усилителя 3 сигнал,равный - = --- , пропорционапьный4 с кр а фвнешнему термическому сопротивлению, подается на вход блока 9 деления, на второй вход которого подается единичный сигнал, в результате чего на выходе из блока 9 деления формируется сигнал, пропорциональньп искомому коэффициенту теплоотдачи.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять большиеМ з начения коэффициентов теплоотдачи,9325 09 Формула изобретения 10 ИИПИ Заказ 3786/70 Тираж 732 Подписно Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 5что обеспечивается схемным путем (введением в устройство блоков деления и дифференциального усилителя) позволяет существенно расширить функциональные возможности аналоговых , специализированных устройств и классрешаемых на них задач теории поля. Устройство для решения обратной задачи теплопроводности, содержащее пассивную модель, первый и второй блоки сравнения, блок умножения, ста билизатор тока и делитель напряжения, причем первый выход делителя напряжения соединен с одним входом первого блока сравнения, второй выход делитепя напряжения соединен 20 с одним входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход которого через стабилизатор тока соединен с граничным узлом пассив З ной модепи, связанным с другим входом второго блока сравнения, а соответствующий узеп пассивной модели соединен с другим входом первого блока сравнения, о т л и ч а - зо ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него дополнительно введены интегратор, первый и второй блоки деленияи дифференциальюй усилитель, причем выход первого блока сравнения .соединен со входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом блокаумножения и с первым входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом дифФеренциального усилителя, выход которого связан с первым входом второго блока деления, выход которогоявляется выходом устройства, а третий выход делителя напряжения соединен со вторыми входами первого ивторого блоКов деления, четвертыйвыход делителя напряжения связансо вторым входом дифференциальногоусилителя,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9 29970, кл. С 06 С 7/46, 1969,2. Авторское свидетельство СССРР 436496, кл. С 06 С 7/48, 1975.3. Авторское свидетельство СССРР 358706, кл. С 06 С 7/561971