Устройство для решения кр/\евых задач

264803

Союз Советски

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 25.V 11.1968 (№ 1260134/18-24) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Опубликовано 03.ill.1970. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 24Л 1.1970

Кл, 42пМ, 7/48

МПК G OGo

УДК 681.333(088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Автор изобретения

В. Ф, Ремнев

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШ ЕН ИЯ КРАЕВЫХ ЗАДА (Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известно устройство для решения краевых задач с процессами скрытой теплоты плавления и отвердевания, содержащее блок модели-сетки, блоки начальных и граничных условий, а также конденсаторы, интегратор, сравнивающие устройства и ключ блоков узловых точек сетки.

Известное устройство не воспроизводит процессов, связанных со скрытой теплотой.

Оно лишь изменяет параметры сетки при повышении узлового напряжения до заданного значения, причем изменяет с некоторой задержкой во времени.

Предложенное устройство отличается тем, что, с целью увеличения класса решаемых задач, в нем конденсатор скрытой теплоты плавления и отвердевания блока узловой точки сетки подключен одной обкладкой через ключ к узловой точке сетки, а другой — к выходу интегратора, суммирующие входы которого соединены с первой обкладкой конденсатора скрытой теплоты плавления и отвердевания и с источником опорного напряжения. К первому сравнивающему устройству подключена узловая точка сетки и источник опорного напряжения, а выход его соединен с включающим входом ключа, причем второе и третье сравнивающие устройства подключены к выходу интегратора и к источнику напряжения, а их выходы подключены к включающим входам ключа.

5 На чертеже показана схема предлагаемого устройства. На схеме изображены: 1 — узловая точка; 2 — резисторы сетки; 8 — конденсатор сетки; 4 — конденсатор, в котором накапливается заряд, соотвстствующий скры10 той теплоте, называемый в дальнейшем конденсатором скрытой теплоты; 5 — нормально разомкнутый ключ с одним включающим входом и двумя выключàloùèìè; 6 — интегратор с двумя суммирующими входамп (должен

15 иметь достаточно малую постоянную времени); 7 — сравнивающее устройство, выдающее управляющий сигнал при входном напряжении, равном критическому напряжешцо (с обратшым знаком); 8 — сравнив",þùåå уст20 ройство, выдающее управляющий сигнал при напряжении на входе, равном опорному напряжению с обратным знаком; 9 — сравнивающее устройство, выдающее управляющий импульс при напряжении на входе, равном по величине и обратном по знаку опорному напряжению; 10 — источник опорного напряжения я Р,,.р, котор ое соответствует критической температуре; 11 — источник опорного напряжения Ь,„р ограни кивающего заряд конденсаЗО тора скрытой теплоты.

264803

К узловой точке 1 подключены резисторы 2 сетки и конденсатор 8. Конденсатор 4, в котором при работе схемы накапливается заряд, соответствующий скрытой теплоте, и который называется здесь конденсатором скрытой теплоты, подключен к узловой точке 1 через ключ

5 и цепь выхода интегратора б, Ключ 5 управляется сравнивающими устройствами 7, 8 и 9, выходы которых подключены к управляющим входам ключа, 7 — к включающему, 8 и 9— к выключающим. Входы сравнивающего устройства 7 подсоединены к узловой точке 1 и опорному напряжению U,ð от источника 10.

На входы сравнивающего устройства 8 подключены выход интегратора б и опорное напряжение U, ð от источника 11. На входы сравнивающего устройства 9 подключены выход интегратора 6 и опорное напряжение U„.ð от источника 10. Входы интегратора б подключены к источнику 10 и к точке соединения ключа 5 и конденсатора 4.

Устройство работает следующим образом.

Полагаем, что напря»кение У»» в узловой точке 1 положительное и что заданы начальные условия: напряжение на конденсаторе 4 равно нулю, конденсатор интегратора б заряжен так, что выходное напряжение интегратора U„„, равно критическому значению температуры среды, заполняющей моделируемую область.

Пусть напряжение U в узловой точке возрастает от нуля. B момент t, оно становится равным по величине критическому напряжению U,ð. Сравнивающее устройство 7 срабатывает и включает ключ 5, который подключает к узловой точке 1 вход интегратора б и верхнюю обкладку конденсатора 4 скрытой теплоты. Нижняя обкладка этого конденсатора находится под выходным напряжением интегратора 6, т. е. под напряжением U„„=

= U,ð. В первый момент после подключения на обеих обкладках конденсатора 4 будет одно и то же напряжение. Интегратор б не будет интегрировать, так как разностное напряжение на его входе равно нулю. Но затем, когда напряжение Ь»», повышаясь, несколько превысит напряжение U,ð, в цепи конденсатора 4 потечет ток, заряжающий положительно верхнюю обкладку. Одновременно разностное напряжение на входе интегратора б станет отличным от нуля и интегратор начнет понижать свое выходное напряжение У„„„чтобы сохранить напряжение верхней обкладки относительнс земли неизменным, иначе говоря, чтобы сохранить напряжение U в узловой точке 1 прежним, равным критическому. Напряжение в узловой точке не будет повышаться и при дальнейшем притекании тока из сегки к точке 1, так как весь ток будет направляться в конденсатор 4 скрытой теплоты вследствие соответствующего понижения напряжения U„„, интегратора б. На конденсаторе 4 оудет накапливаться заряд Q = С, ),р, соответствующий скрытой теплоте.

Зо

Этот период задержки узлового напряжения U»» Hà критическом значении будет продолжаться до тех пор, пока выходное напряжение интегратора б не снизится до нуля. Если предусмотрено напряжение ограничения

U ð, установленное на источнике 11, то снижение будет происходить до U, ð. Тогда сработает сравнивающее устройство 8 и подаст сигнал на ключ 5, который разомкнет цепь конденсатора 4 скрытой теплоты. С этого момента напряжение на нем будет сохраняться постоянным и равным U,ð — U ð. Но узловое напряжение U»., перестанет удер»киваться на постоянном уровне U,.ð и начнет повышаться в соответствии с ходом процесса в сетке. Действительно, с этого момента к узловой точке

1 подключен только вход интегратора б, а выход отключен и, следовательно, не может воздействовать на ход процесса в сетке.

В момент t. процесс в сетке изменяет свой ход, и напряжение U»» â узловой точке 1 начинает падать. Когда напряжение l » достигнет критического значения U„ð, снова сработает сравнивающее устройство 7, после чего сработает ключ 5, снова замыкая цепь конденсатора 4 скрытой теплоты. Но теперь напря»кение У»» в узловой точке 1 имеет тенденцию к падению, т. е. ток будет отбираться от конденсатора 4 и последний начнет разряжаться, поддерживая узловое напряжение

U на уровне U,ð. Напряжение на входе интегратора б будет все время немного ниже опорного U,ð, а на выходе будет повышаться, побуждая конденсатор 4 отдавать свой заряд для компенсации отбираемого от точки 1 заряда.

Когда выходное напряжение U„„, интегратора б поднимется до U„ð, сработает сравнивающее устройство 9, ключ 5 размыкается, и узловое напряжение Оу» будет понижаться в соответствии с ходом процесса.

Предлагаемое устройство работает правильно и в том случае, если ход процесса изменится в период t, — t2, когда конденсатор 4 скрытой теплоты еше не зарядился полностью. Пусть это будет момент 4. Тогда конденсатор начнет разря»каться, снова поддерживая узловое напряжение U., равным U,ð.

Когда конденсатор 4 полностью разрядится, а выходное напря»кение интегратора U„„, достигнет U,ð, сработает сравнивающее устройство 9 и отключит конденсатор 4 скрытой теплоты.

Как видно из описания действия устройства, процессы зарядки и разрядки конденсатора скрытой теплоты происходят в равновесных условиях, и в любой момент процесс может быть реверсирован, как это и требуется по принципам термодинамики.

Если параметры среды при расплаве и затвердевании меняются, т. е. резисторы 2 и конденсатор 3 должны быть также изменены, то для этого следует использовать управляющие выходы сравнивающих устройств 8 и 9, подавая их на ключи в цепях сопротивлений

264803

Пр ед м е т изобретения

Составитель Е. В. Тимохина

Редактор Б. С. Нанкина Техред 3. Н. Тараненко Корректор Г. П. Шильман

Заказ 1559/15 Тираж 500 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская иаб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 и емкостей сетки. Величина заряда, соответствующего скрытой теплоте, может меняться путем изменения емкости конденсатора 4. Если имеется источник U„ð, то величина заряда может изменяться путем изменения этого напряжения.

Устройство для решения краевых задач с процессами скрытой теплоты плавления и отвердевания, содержащее блок модели-сетки, блоки начальных и граничных условий, а также конденсаторы, интегратор, сравнивающие устройства и ключ блоков узловых точек сетки, отличающееся тем, что, с целью увеличения класса решаемых задач, в нем конденсатор скрытой теплоты плавления и отвердевания блока узловой точки сетки подключен одной обкладкой через ключ к узловой точке

5 сетки, а второй — к выходу интегратора, суммирующие входы которого соединены с первой обкладкой конденсатора скрытой теплоты плавления и отвердевания и с источником опорного напряжения; к первому сравниваю10 щему устройству подключена узловая точка сетки и источник опорного напряжения, а вы- ход его соединен с включающим входом ключа, причем второе и третье сравнивающие устройства подключены к выходу интегратора

15 и к источнику напряжения, а их выходы подключены к включающим входам ключа.