Устройство для моделирования векторных полей

Устройство для моделирования векторных полей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

емтФо . - ъ "- - - -- -" бимкетеи а МЬ.о

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii) 564644 (61) Дополнительное к авт. санд-ву (22) Заявленс 06.11.74(21) 2073864/24 с и; исоедннением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 05,07.77,Áþëëåòåíü № 25 (45) Дата опубликования описании 18.08.77 (51) М. Кл.

Cj 06 Cz 7/48

Госудврстеенный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 681.335 (088,8) (72) Авторы изобретения

A. О. Дитман, В. И, Мнгачев и А. Н. Филиппов (71) Заявитель

Ленинградский институт водного транспорта (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕКТОРНЫХ

ПОЛЕЙ

Изобретение относится к областк анало= говой вычислительной техники н может быть использовано при исследовании сложных векторных полей в задачах электродинамики, теории упругости и гидромеханики.

Известно устройство для моделирования непрерывных полей, описываемых дифференциальными уравйениями в частных производных, которое содержит сетки из резисторов к емкостей (Ц . Это устройство не Е обеспечивает требуемой точности моделирования, так как в нем пространственные производные аппрокснмнруются конечно-pasпостными выражениями.

Наиболее близким техническим решением т1 к изобретению является устройство, которое, как н данное устройство, содержит. сеточную модель, токовводы, соединенные через функциональные преобразователи с блоком питания, и последовательно соединенные коммутатор, измерительный блок и цифропечатаюший блок j2) .

Йедостатками этогоустройства является большая сложность и трудоемкость работы ло построению векторных полей ло заданной завях- 25 ренностя н дивергенция, связанная с двойным обращением векторного поля и сложением векторных полей, а также вызванная этими ойерациями потеря точности.

Целью изобретен тя является расширение класса решаемых задач и повышение точности моделирования. е

Эта цель достигается тем, что устройство содержит измерительные к задающие электромагниты. Задаюшие электромагниты соединены с соответствующими функциональными преобразователями и ячейками сеточной модели, каждая иэ которых выполнена, в виде пойарно соединенных, симметрично расположенных и равных по величине резисторов, к средним точкам которых подключены токовводы. Магнитопроводы измерительных электромагнитов соединены с каждой нз пар резисторов ячеек. Обмотки измерительных электромагнитов соединены последовательно н подключены ко. входу коммутатора.

На чертеже приведена функциональная . схема устройства для моделирования векторных полей.

564644

Устройство содержит сеточную модель 1 выполненную в виде ячеек с двумя равными резисторами 2 на каждой иэ сторон, рв. эисторы 3, подключенные к средней точке резисторов 2, задающие электромагниты 4, блок. питания 5, функциональные преобразователи 6, токовводы 7, измерительные электромагниты 8, коммутатор 9, измерительный блок 10 и цифропечатающий блок 11.

Задающие эпектромагкиты 4 конструктивно выполнены отдепьно от модепи 1 и связаны с ячейками электрически.

Такое исполнение обеспечивается независимостью модели 1 от деформации проводников, Магнитные потоки, локализованные .в сердечниках электромагнитов

4,сцеппены одновременно с целым классом контуров сетки, охватывающйх магнитопровод, .магнита 4. При схемной деформации сетки. с выделением блока питания на магнитопроводах магнитов 4 образуется разное число обмоток, содержащих по одному витку.

Питание устройства осуществляется от блока питания 5, который через преобрйзователи 6, электромагниты 4 и токовводы

7 подсоединен к центральным точкам ячеек модели 1. Преобразователи 6 осущест-вляют заданное локальное соотношение между дивергенцией„создаваемой токовводами 7, и завихренностью, созд юаемой в ячейках с помощью электромагнитов 4.

Измерительный блок устройства содержит тор оидапьйые измерительные электромагниты 8, магиитопроводы которых сцеплены с цепью: резастарсе 2 ячеек модели 1, Пары электромагнитов 8 каждой стороны ячейки соедииеню последовательно с целью компенсации токов, растекающихся Ra центрального узла соединения резисторов 3 к сторонам ячейки. Электромагниты 8 подключены через коммутатор 9 к измерительному блоку 10 с выходом на цифропечатающий блок 11, Устройство работает следующим образом.

Рассмотрим работу устройства на примере решения краевой задачи для векторнс » го поля в . одйосвяэиой- области с заданным распределением диввргенции и эавихрвннос»

ТН»

Устанавливаются и согласуются масштабы: линейный, моптця вектора,I диввргвнции и завихренности.

Заданная область раэбиваетса в масштабе прямоугольной сеткой на квадраты, в соответствии с чем изготовляется сеточная модель 1 с вэаимооднозначным cooTBeTGTBH вм между квадратами и ячейками сетки.

При этом искомому векторному полю в св. точной модели соответствует поле токов, Непрерывное распределение дивергенции и завихренности дискретиэируется по ячейкам и, таким образом, в каждой ячейке определяются поток дивергенции через ячейку и поток эавихренности через ячейку. Эти величины в согласованных ранее масштабах задаются в каждой ячейке с помощью соответствующего ей преобразователя 6. Краевые условия задаются обычным для сетбчI

10 ных моделей образом. Заданием краевых условий подготовку модели заканчивают и начинают измерение, Измерение проводится автоматически с помощью коммутатора 9, поочередно подсоединяющего электромагни15 ты 8 к измеритепьному бпоку 10 с выходом на цифропечатаюший блок 11. Каждое подсоединение дает значение )(или ) — составпяюшее искомое вектора, что при задан ом порядке обхода точек коммутатора 9

20 попйостью определяет векторное поле в сеточной модели 1.

Предложенное устройство позволяет уменьшить трудоемкость при решении задач, свя. занных с отысканием строения поля в ре25 альных аэрогидродинамических, теплотехнических, механических и других конструкциях и устройствах, и повысить производительность работ по расчету физических полей.

Формула изобретения

30 Устройство дпя моделирования векторных попей, содержащее сеточную модепь, токовводы, соединенные через функциональные преобразователи с блоком питания,и пос- ледовательно соединенные коммутатор, из35 мерительный блок и цифропечатающий блок, о т л и ч а ю ia е е с я тем, что, с цепью расширения класса решаемых задач и повышения точности моделирования, в устройство введены измерительные и задающие электро40 магниты, причем задающие электромагниты соединены с соответствующими функциональными преобразователями и ячейками сеточной модели, каждая из которых выполнена в виде попарно соединенных симметрично

45 расположенных и равных по величине резис., торов, к средним точкам которых подключены токовводы; магиитопроводы измерительн-, ыхх электромагнитов соединены с каждой из пар резисторов ячеек, а обмотки измв5в рительных электромагнитов соединены последовательно и подключены ко входу коммутатора.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе:

1. Карппюс У. Моделирующие устройства дця решения задач теории поля» М

1972, с. 251-260.

2. Волынцев Б. А., Бухман B. Е.

"Модели для вешвния краевых задач, 60 М., 1960, гп. Щ.

564644

Составитель Г. Сорокин

Редактор Л. Утехина Техред Н. Андрейчук Корректор A. Гриденко

Заказ 2180/213 Тираж 818 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4