Устройство для решения задач теории переноса

СОЮЗ СОВЕТСНИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСН РЕСПУБЛ(5 06 б 9/О НЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ ГОСУДАРСПО ДЕЛ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г нсб(21 (22 (46 ываемых задач теории переноса, опиинтегр одифференциальнымиЦель изобретения - расширрешаемых задач. С этой цную оптронную модель введуправляемые резисторные эбЛок задания передаточнэтих элементов, Сами эле ми е са 32нический инст е ьство ССС 00, 1970 е е узлов с дифферененной передачейны в местах переЗАДА ной модели меж к аналог вам для й физикидля решени мыми пространст соединения аны. 2 з.п. в ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯТЕОРИИ ПЕРЕНОСА(57) Изобретение относитсявым вычислительным устройсрешения задач математически может быть использовано ны в виде оптронных циальной двунаправл сигналов и подключ сечений цепочек се ду разными моделир венными осями, узл между которыми изол ф-лы, 3 ил. уравнения ение клас елью в сет ены узлов лементы и ых функций менты выполИзобретение относится к аналоговым вычислительным устройствам для решения задач математической физики и может быть использовано для решения задач теории переноса, описываемых интегродифференциальными уравнениями.Цель изобретения - расширение класса решаемых задач, описываемых интегродифф ренц ьуравнен 10На фиг. 1 представлен фрагмент структурйой схемы устройства, представляющий собой узловую точку для двухлучевой модели переноса с двумя перпендикулярно пересекающимися луча ми; на фиг. 2 - вариант выполнения управляемых резисторных элементов; на фиг, 3 - вариант выполнения узловых резисторных элементов.Устройство содержит направленные по моделируемым осям группы последовательно соединенных своими выводами управляемьм резисторных элементов 1 и включенных между пересекающимися узлами узловых управляемых резисторных 25 элементов 2, подключенных к точкам соединения управляемых резисторных элементов, узловых резисторных элементов 3, а также блок 4 опорного напряжения и блоки задания передаточной функции управляемых резисторных элементов по осям У 5 и Х 6, блокзадания передаточных Функций узловых управляемых резисторных элементов, блок 8 задания значений узловых функций. Каждый управляемый резисторный элемент содержит, например четыре опт. рона 11-14, а узловой резисторный элемент содержит два оптрона 3.1-3.2 и конденсатор 3,3. При этом блоки 6-840 задания значений имеют два вывода для задания значений противоположно направленных векторных величин.Устройство работает следующим образом.В соответствии с условиями решаемой 45 задачи задаются параметры элементов решающего устройства, Это задание проводится на основании условий подобия, которые получены следующим образом.Уравнение теории переноса в плоскопараллельной геометрии имеет вид 1 ЙЧ йЧ 65-- +р - + Ь ч- -чр , ) Ч ЙС йх 2где ц(х) р,Е) - плотность частиц вточке х, летящих соскоростью Ч под угломк оси ОХ в моментвремени: )- единичный вектор направления полета час.тиц ,(= соз ), аг- орт вдоль оси ОХ); Й(х, р,г) - функция заданных источников излучения, функции 6 (х) и 6 (х) предполагаются кусоч- но-непрерывными Осб сР.о са, 0 Ю (1 (со 0 су сд,М.соПрименяя к пространственным переменным конечно-разностную аппроксимапию, преобразуют уравнение (1) и тогда в одйолучевой модели с направ- . лением полета частиц вдоль оси ОХ уравнение распределения узловых функций у. будет:-- = -- ) -ь".+ 6 К "(р ) р , Ч ЙС 4 Х ( "1 ( 5 1 у )ф(2) где К; (р ) - интегральная функциядифференциального рассеяния частиц из орта д направленного по оси ОУ, в орт , направленный по оси ОХ.Уравнение, описывающее изменение узлового потенциала , в узловой точке цепочки одноузловой модели, направленной по оси ОХ, имеет в соответствии с обозначениями на фиг. 1 .следующий вид:сй;С - = 1. ,+ 1,(-+ 1; , (3)(4 ) (-) где значения токов 1, = 1, - 1 , ( и(ф) (+ (.)1, ф = 1; )- 1 ; соответствуют значех) )(х 1(х)ниям противоположно направленных потоков частиц, а значения токов 1ф У)и 1Ц(У) )Х У) ) )( ) У соответствуют значениям функций дифференциального рассеяния из орта в орт д), и значениям узловых функций источников и стоков, Токи с индексом (+) направлены к рассматриваемой узI ловой точке и соответствуют источннкам, а с индексом (-) направлены в обратную сторону и соответствуют поглощению и рассеянию. Величина тока с индексом (+) зависит от значения потенциала в соседней узловой точке, с которой через управляемый резисторный элемент соединена рассматриваемая точка, например:1420604 4 вых цепочек с последующим измерением и записью. звателя напряжения вток;К 1 - передаточная функцияэтого преобразователя.Величина тока с индексом (-) зави 5 сит от значения потенциала в рассматриваемой точке и от значения входного сопротивления 1/д, (х) управляемого преобразователя напряжения в ток, включенного в эту точку:;,К,= В,(х);,(5) Из условия неразрывности моделиру-/емых потоков следует, что ток, выходя" 15 щий из узловой точки -1, должен быть равен току, входящему в соседнюю узловую точку , и наоб ор от:; (,Я У; (1 1-.1(К)ф ( ) 20При замене переменных в уравнении (3) через полученные для них соотношения (4) и (5) уравнение изменения потенциалов в узловой точке относительно значений потенциалов в соседних точках принимает вид;ЩФ"С ф = К д (х)П 1.- д,(х)Б; + + К,д. (х)П- К (х)7; + Кзд (Ух)0- 0+У)1 Кзз 1 Кз 1(7) Сравнивая это уравнение с уравнением (2) и учитывая, что моделируемая узловая функция . связана с узловым потенциалом П через масштабный коэффициент ш следующим соотношением ш, = ,./Б получают условия подобия, на основании которых произ 40 водится расчет параметров решающей схемы.Таким образом, в соответствии с условиями задаются значения управляющих потенциалов блоков 5 и 6, зйаче 45 ния этих потенциалов пропорциональны векторным составляющим процесса переноса, затем на выходе блока 7 задаются значения управляющих потенциалов. .задания матрицырассеяния.и на выходе блока 8 задаются управляющие потен 50 циалы задания значений узловых функций, После задания исходных значений к шине опорного потенциала подключается блок 4 и. осуществляется процесс решения. Получаемые при этом результаты в виде значений узловых потенциалов регистрируются, например, коммутированием узловых точек .однолучеФормула изобретения 1. Устройство для решения задач теории переноса, содержащее направленные по моделируемым пространственным осям группы последовательно соединенных своими выводами управляемых резисторных элементов, блок задания передаточной функции управляемых резисторных элементов, группу узловых резисторных элементов, выходы которых включены в точки соединения управляемых резисторных элементов, блок задания значений узловых функций, выходы которого подключены к управляющим входам узловых резисторных элементов, и блок опорного напряжения, выходы которого подключены к выводам опорного и нулевого потенциалов всех резисторных элементов, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с цельюрасширения класса решаемых задач, описываемых интегродифференцналькыми уравнениями, в него введены узловые управляемые резисторные элементы и блок задания передаточных функций узловых управляемых резисторных элементов, причем каждый управляемый резисторный элемент выполнен в виде узла с дифференциальной двунаправленной передачей сигналов и снабжен первым и вторым управляющими входами, блок задания передаточной функции управляемых резисторных элементов выполнен в виде К идентичных узлов, где К - число моделируемых пространственных осей, первый и второй выходы каждого из К узлов подключены к соответствующим управляющим входам управляемых резисторных элементов каждой из пространственных осей соответственно, при этом каждый из узловых управляемых резисторных элементов своим первым выводом подключен к соответствующей точке соедине" ния управляемых резисторных элементов одной из групп, а вторым выводом подключен к соответствующей близлежащей точке соединения управляемых резисторных элементов другой из групп моделируемых пространственных осей.2. Устройство по п. 1, о т л ич.а ю щ е е с я тем, что каждый управляемый резисторный элемент содержит четыре оптрона, причем первые выводы фоторезисторов первого и третьего5 14 оптронов соединены и образуют первый вывод управляемого резисторного элемента, первые выводы фоторезисторов второго и четвертого оптронов соединены и образуют второй вывод управляемого резисторного элемента, вторые выводы фоторезисторов первого и второго оптронов соединены и образуют вывод опорного потенциала, вторые выводыфоторезисторов третьего и четвертого оптронов подключены соответственно через источники излучения второго и первого оптронов к выводу нулевого потенциала, к которому также подключены первые выводы источников излучения третьего и четвертого оптронов, вторые выводы источников излучения которых образуют первый и второй управляиюцие входы управляемых резисторных элементов. 20 б 043. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что каждый узловой резнсторный элемент содержит два оптрона, причем первый вывод фоторезистора первого оптрона является выводом опорного потенциала, первый вывод фоторезистора второго оптрона и первые выводы, источников излучения обоих оптронов соединены и образуют вывод нулевого потенциала, вторые выводы фоторезисторов первого и второго оптронов соединены и образуют выход узлового резисторного эле 1 б мента, вторые выводы источников излучения первого и второго оптронов образуют первый и второй управляющие входы узлового резисторного элемента, при этом фотор езис тор втор ого оптр о О на шунтирован емкостью.1420604 ински ставитель Г, 3 хред М. Ходанич Корректор С, щ Редакто линец ираж 70 аказ 4331/54 одписн итета СССР Н В ИИПИ Государственного к по делам изобретений и13035, Москва, Ж, Раушск крытии аб. енно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектн роизв