Устройство для моделирования движения частиц

(21 частиц смета во всасыводе подметально-убоЦель изобретенияциональных возможносижен вании двающемрочнойрасширетей за рубопроашины.ие функ ни чет моделировани газовой в движущейс во включает нератор ВАНИЯ инте ратор рости аналогопредназения реме блок авнения определяетс ия частиц. Значение орости частиц модел момент вбрасыв носительноется выход3 ил. юся га напряжением сумма ример,моделироГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(71) Всесоюзный научно-исследователь ский, экспериментально-конструкторский институт коммунального машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР У 515120, кл. С 06 С 7/48, 1974,Авторское свидетельство СССР В 1003111, кл. С 06 С 7/48, 1981.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОДВИЖЕНИЯ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относитсявой вычислительной техникеначерно для моделирования двчастиц, вбрасываемых в движзовую среду. Устройство, наможет быть использовано при твердых частиц среде. Устройст .1 пилообразного щий интегратор образователи 2 5 импульсов, пе 11 сравнения, и 9, инверторы 10 блок 14 возвед ник 16 постоян жения на выход напряжения, суммирую, функциональные пре и 8, формирователь рвый и второй блоки 4; нтегратор 7, сумматор и 15, ключи 12 и 13, ния в квадрат, источых напряжений, Напрях суммирующего интегатора моделируют скоия частиц. С помощью1 13Изобретение относится к аналоговойвычислительной технике, предназначено для моделирования движения частиц,вбрасываемых в движущуюся газовуюсреду, и может быть использовано примоделировании движения частиц сметаво всасывающем трубопроводе подметально-уборочной машины,При создании рабочих органов подметально-уборочных машин исследуютхарактер движения частиц смета,забрасываемых щеткой или лопастью в сопло всасывающего трубопровода, Послезабрасывания частицы смета движутсявначале по инерции,а затем - под действием потока воздуха, создаваемогона входе всасывающего трубопровода. 00509 2чальной скоростью, а затем, попадая в поток воздуха во всасывающем трубопроводе, транспортируются в нем.Механическое забрасывание смета ло пастью производится периодически.После срыва с лопасти частицы движутся в вертикальной плоскости,Когда абсолютная скорость частиц(Ч) меньше скорости газа (д), движе ние частиц описывается уравнениему: - = -д + ац 2 + аЬц (1) ЙС5Когда абсолютная скорость частиц(Ч) больше скорости газа (я), движение частиц описывается уравнениемЦель изобретения - расширениефункциональных возможностей эа счетмоделирования движения твердых частицв движущейся газовой среде,На фиг. 1 приведена блок-схема пред -ложенного устройства на фиг.2 диаграммы напряжений, поясняющие его работу; на фиг,3 - функциональная зависимость, воспроизводимая третьим функциональным преобразователем.Устройство для моделирования движения частиц содержит генератор 1 пилообразного напряжения, первый и второй функциональные преобразователи2 и 3, первый блок И сравнения, формирователь 5 импульсов, суммирующийинтегратор 6 и интегратор 7 третилфункциональный преобразователь 8,сумматор 9, первый инвертор 10 второйблок 11 сравнения, первый и второйключи 12 и 13, блок 14 возведения вквадрат, второй инвертор 15, источ-ник Щ постоянных напряжений,При моделировании движения твердых частиц под действием потока газа; принимаем, что частицы, которымзадана начальная скорость, вначаледвижутся в неподвижной газовой среде,а затем по мере перемещения попадаютв движущийся поток газа, При движениив неподвижной газовой среде скоростьчастиц с течением времени падает,при попадании частиц в поток газа ихскорость начинает возрастать,приближаясь по своему значению к скоростипотока газа. Подобная ситуация возникает, например, при работе подметально-уборочной машины, когда частицы смета механически подбрасываются лопастью в сторону сопла всасывающего трубопровода с некоторой наЦ - " -д - ац - аЬц, (2)ЮЙСгде- ускорение движения частиц повертикали;Ч - абсолютная скорость движениячастиц по вертикали;е - ускорение свободного падения;- время;ц - относительная скорость частиц;а - коэффициент, зависящий отплотности частиц, плотностигаза, диаметра частиц,стесненности движения частицвследствие их взаимодействия,Ь - коэффициент, зависящий отдиаметра частиц, кинематического коэффициента вязкостигаза.Относительная скорость движения частиц ц определяется из уравнениягде Я - скорость газа,Ч - абсолютная скорость движениячастиц,ц - относительная скорость движения частиц,а=ОЗИ 6 ККК,) 32 э,165 2ЬКзгде К К К, - безразмерные коэффициенты,с 1 - диаметр частиц30050плотность материалачастиц;плотность воздуха- кинематическая вязкость.5Устройство для моделирования движения частиц работает следующим образом.Процесс моделирования движения частиц начинается с задания началь ных условий с использованием генератора 1 пилообразного напряжения. Линейно изменяющееся напряжение с выхода генератора 1 пилообразного напряжения служит разверткой для пер вого и второго функциональных преобразователей 2 и 3. Период следования импульсов генератора 1 полообразного напряжения соответствует периоду механического вбрасывания частиц.Пер вый функциональный преобразователь 2 воспроизводит зависимость перемещения по вертикали конца вращающейся лопасти во времени (фиг.2). За нулевую точку отсчета принято нижнее по ложение лопасти, На втором функциональном преобразователе 3 набрана зависимость вертикальной составляющей скорости перемещающейся лопасти (фиг.2). Напряжение, изменяющееся ли нейно, с выхода генератора 1 пилообразного напряжения подается на первый вход первого блока 3 сравнения, на второй вход которого подается напряжение с второго выхода источника 16 35 постоянных напряжений, моделирующее расстояние, на котором происходит отрыв частиц от лопасти, Как только линейно изменяющееся напряжение на выходе генераторапилообразного 40 напряжения становится равным напряжению, соответствующему отрыву частиц, срабатывает первый блок 4 сравнения, на выходе которого начинает45 формироваться импульс, передним Фрон" том которого запускается формирователь 5 импульсов, на выходе которого .появляется короткий импульс, поступающий затем на управляющие входы интеграторов 6 и 7. Последние перехо 50дят в режим установки начальных условий и находятся в этом режиме до окончания импульса с выхода формирователя 5 импульсов. На интеграторах б и 7 устанавливаются напряжения, моделирующие соответственно расстояние, при котором происходит отрыв от лопасти, и вертикальную составляющую 9скорости отрыва. Данные напряжения наинтеграторы 6 и 7 задаются соответственно с первого и второго функциональных преобразователей 2,3, развертывающее напряжение на которые подается с генератора 1 пилообразного напряжения. По окончании импульса свыхода формирователя 5 импульсов интеграторы 6 и 7 переходят в режиминтегрирования. Напряжение на выходе интегратора 6 моделирует вертикальную составляющую абсолютной скорости перемещения частиц, а напряжение на выходе интегратора 7 - абсолютное перемещение частиц по вертикали, На третьем Функциональном преобразователе 8 воспроизводится напряжение, моделирующее скорость потокагаза, которое зависит от расстояниядо места отрыва частиц от лопасти.Напряжение на выходе третьего функционального преобразователя изменяется в зависимости от напряжения навыходе второго интегратора 7, моделирующего изменения расстояния частицот точки отрыва, Вид зависимости,воспроизводимой третьим Функциональным преобразователем 8, приведен нафиг.3 где 1 - движение частиц в неподвижном газе; 11-то же, на входе втрубопровод; 111 - то же, в трубопроводе. Напряжение с выхода третьегофункционального преобразователя 8,моделирующее скорость потока газа,поступает на второй вход сумматора 9,где оно алгебраически складываетсяс напряжением, моделирующим абсолютную скорость частиц, поступающих навторой вход сумматора 9 с выхода суммирующего интегратора 6. В результате на выходе сумматора 9 формируется напряжение, моделирующее скорость движения частиц относительнопотока газа (относительная скоростьчастиц),Напряжение с выхода сумматора 9поступает через первый инвертор 10на второй вход первого ключа 12, атакже на входы блока 14. На выходеблока 14 формируется напряжение,моделирующее квадрат относительной скорости движения частиц. Напряжение свыхода сумматора 9 поступает такжена первый информационный вход первого ключа 12 и на первый вход второгоблока 11 сравнения, где сравниваетсяс нулевым напряжением, поступающимна второй вход второго блока 11 сравнения. Таким образом, с помощью вто1300509 6я Формула из обрет ения рого блока 11 сравнения определяютс моменты изменения знака относительной скорости движения частиц, Если напряжение с выхода третьего функционального преобразователя 8 меньше напряжения с выхода интегратора 6, то второй блок 11 сравнения срабатывает, воздействуя на управляющие входы ключей 12 и 13, при этом на выходы ключей 12 и 13 коммутируются напряжения .с вторых входов ключей 12 и 13.В том случае, когда напряжение свыхода третьего функционального преобразователя 8 больше напряжения с выхода суммирующего интегратора 6, то второй блок 11 сравнения не срабатывает, а на выходы ключей 12 и 13 коммутируются напряжения с их первых информационных входов. С выхода первого ключа 12 снимается напряжение, моделирующее относительную скорость движения частиц, имеющую либо положительное, либо отрицательное значение. С выхода второго ключа 13 снимается напряжение, моделирующее квадрат относительной скорости движения частиц, Коэффициенты передачи, устанавливаемые по второму и третьему входам интегратора 6, моделируют коэффициенты 0 и Ь в уравнениях (1) и (2). Напряжение, подаваемое на первый вход интегратора 6 с первого выхода источника 16 постоянных напряжений, моделирует ускорение свободного падения частиц я, Таким образом, когда второй блок 11 сравнения находится в состоянии срабатывания, моделируется движение частиц, описываемое уравне,нием 5 10 Когда второй блок 11 сравнения находится в исходном положении, моделируется движение частиц, описываемоеуравнением 45 50 Изменяя урбвень срабатывания первого блока ч сравнения, задаваемый с второго выхода источника 16 постоянных напряжений, можно исследовать поведение движения частиц при различных начальных скоростях вбрасывания и на различном расстоянии от потока газа. 55 дЧ--- ац - аЬц. йг. ЙЧ= - = -я+ ац + аЬц. Йг. 15 20 25 30 35 40 Устройство для моделирования движения частиц, содержащее последовательно соединенные суммирующий интегратор и интегратор, блок возведения в квадрат, сумматор, первый инвертор, источник постоянных напря;ений, первый выход которого соединен с первым информационным входом суммирующего интегратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за,счет моделирования движения твердыхчастиц в движущейся газовой среде,в него введены функциональные преобразователи, блоки сравнения, второйинвертор, ключи, формирователь импульсов и генератор пилообразного напряжения, выход которого соединен свходами первого и второго функциональных преобразователей и подхлюченк первому входу первого блока сравнения, выход которого через формирователь импульсов подключен к управляющим входам суммирующего интегратора и интегратора, входы установкиначальных условий которых соединеныс выходами соответственно первого ивторого Функциональных преобразователей, выход интегратора является выходом абсолютного перемещения частицпо вертикали устройства и подключенк входу третьего функционального преобразователя, выход которого соединен с первым входом сумматора, второйвход которого подключен к выходусуммирующего интегратора, выход которого является:выходом вертикальнойсоставляющей абсолютной скорости перемещения частиц устройства, выходсумматора подключен к первому информационному входу первого ключа,первому входу второго блока сравнения и к входу первого инвертора, выходкоторого подключен к второму информационному входу первого ключа и квходу блока возведения в квадрат,выход которого подключен к первому информационному входу второго ключа ик входу второго инвертора, выход которого подключен к второму информационному входу второго ключа, второйи третий информационные входы суммирующего интегратора соединены с выходами соответственно первого и второго ключей, управляющие входы которых подключены к выходу второго блока сравнения, второй вход которого сое.г 7 ДРРУГРЬЯ Составитель И. ДубининаТехред И.Попович Корректор Н, Король Редактор М. Келе Заказ 2/50 одпи о С В нного к тений иРаушс итета ткрыт 1303 4 ая н изводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,4. динен с вторым выходом источника постоянных напряжений, третий выход коВаю. пеалашЙРЯВЫ фсрвюарр юп. ЯюрОгО .преФрерйго преадр Тираж 673 Государстве делам изобре Москва, Жторога подключен к второму входу первого блока сравнения.