Устройство для решения обратной задачи нестационарной теплопроводности

Устройство для решения обратной задачи нестационарной теплопроводности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ „„,,, ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено12.01.76 (21) 2313800/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано1 5.04,78,Бюллетень ¹14 (45) Дата опубликования описания!6,03. 73. (51) М. Кл.

О 06 б 7/46

Государственный комитет

С088ТВ Министров СССР аа делам нзоаретеннй н открытий (53) УДК 681.333 (088.8) (72) Автор изобретения

А. A. Квитка (71) Заявитель

Институт проблем машиностроения AH УССР (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ

HECTALIHOHAPHOA ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к устройствам для определения коэффициента теплообмена между средой и поверхностью тела по известным значениям температуры и характеру ее изменения в некоторых внутренних точках тела во времени при известном законе изменения во времени, температуры среды.

Известно устройсгво для решения обратных задач теории поля (1), содержащее пассивную модель, электромеханическую следящую систему, блоки суммирования и вычитания, управляемые граничные потенциометры и потенциометрический делитель напряжения.

Это устройство может быть использовано лишь для решения обратной задачи стационарной теплопроводности, так как инерционность электромеханической системы ограничивает возможность его применения для решения нестационарных задач на RC-сетках. Кроме этого, электромеханическая следящая система усложняет конструкцию, ухудшает эксплу20 атационные характеристики устройства.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для решения обратной задачи нестационарной теплопроводности (2), содержащее RC-сетку, вход которой соединен с выходом блока задания 25 начальных условий, первый вход которого подключен к первому выходу первого функционального преобразователя, а выход RC-сетки соединен с первым входом блока сравнения, второй вход которого подключен к первому выходу второго функционального преобразователя.

Недостатком его является то, что величина коэффициента теплообмена н характер его изменения во времени определяются методом вычислений, исходя из ряда последовательных замеров сопротивления цели резисторов, что снижает точность решения задачи.

Целью изобретения является повышение точности решения.

Это достигается тем, что в предлагаемое устройство введены элементы И, элемент задержки, формирователь импульсов, блок управления и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другие входы которого подключены к выходам блока сравнения и блока управления, второй и третий входы которого соедииены соответственно со вторыми выходами первого и второго функциональных преобразователей, выход первого элемента соединен со счетным входом счетчика, первый выход которого подключен ко второму входу блок» за602964 з дания начальных условий, второй выход счетчика соединен с первым входом второго элемента И, выход которого подключен к выходу устройства, второй вход второго элемента И через формирователь импульсов соединен с выходом блока сравнения, выход формирователя импульсов через элемент задержки подключен к управляющему входу счетчика и к одним входам функциональных преобразователей, входы которых подключены к входу «Пуск» устройства и третьему входу блока управления.

На чертеже изображена блок-схема описываемого устройства.

Устройство содержит блок управления 1, счетчик 2, блок 3 задания начальных условий, RC-сетку 4, блок сравнения 5, функциональные преобразователи 6 и 7, генератор 8 тактовых импульсов, элементы И 9, 10, формирователь импульсов 11, элемент задержки 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии на выходе блока управления 1 установлен уровень логического нуля, в счетчике 2 записано число, код которого определяет начальное значение сопротивления R блока 3 и значение тока, втекающего в указанный узел RC-сетки 4. На выходе блока сравнения 5 установлен уровень логической единицы, напряжения на выходах функциональных преобразователей 6,и 7 равны нулю.

Импульсом «Пуск», поступающим на входы функциональных преобразователей, на выходе первого функционального преобразователя 6 устанавливается напряжение, пропорциональное температуре среды на границе U, (г;), а на выходе второго функционального преобразователя 7 устанавливается напряжение U (t<) пропорциональное температуре во внутренней точке тела в момент времени г .

Импульсом «Пуск» на выходе блока управления 1 устанавливается уровень логической единицы, разрешающей поступление импульсов генератора 8 через элемент И 9 на счетный вход счетчика 2. Каждым импульсом генератора содержимое счетчика увеличивается на единицу. К выходам триггеров счетчика 2 подключены входы блока 3 задания начальных условий, величина сопротивления которого в исходном состоянии выбирается таким образом, чтобы для некоторой узловой точки

RC-сетки, соединенной с входом блока сравнения 5, выполнялось соотношение

U" (г,) (U (c,).

Изменение содержимого счетчика 2 и, следовательно, сопротивления блока задания начальных условий 3 вызывает изменение тока, втекающего в сетку 4, при этом напряжение в узловой точке увеличивается и при выполнении условия U" (г,) = U (х ) -+, С-О, приводит к запиранию элемента И 9 уровнем логического нуля, поступающим с выхода блока управления.

В счетчике 2 фиксируется код числа Х „.

В общем случае число Х (г;), записанное в счетчике, связано с величиной сопротивления

R, (r; ) блока 3 соотношением

Р (г,) = k N, (с! . i = 1 —. ш где m — число ступеней квантования, k — коэффициент пропорциональности (ом/бит) .

Искомая величина коэффициента теплоотдачи п(т,) связана с величиной R(;) соотношением г Л

R(7)h

ФО где г — сопротивление сетки между граничным узлом и узлом, ближайшим к нему, Л вЂ” - коэффициент теплопроводности, h — шаг сетки.

Из перепада уровня напряжения на выхо15 де блока сравнения 3 формирователем импульсов 11 формируется единичный импульс, который поступает на объединенные входы элементов И 10 (количество элементов И равно чис-. лу разрядов счетчика 2) и разрешает выдачу

2 кода числа N содержащегося в счетчике 2, на выход устройства. Этот же импульс, который может быть использован для синхронизации устройств цифровой регистрации или буферного регистра ЦВМ, цифровой вычислительной машины через элемент задержки 12 уста25 навливает в исходное состояние счетчик 2, а на первых выходах функциональных преобразователей 6 и 7 напряжения U, = (с,) и ! (.г;) соответственно, блок сравнения возвращается при этом в исходное состояние, элемент И 9 открывается, и процесс счета импуль сов в счетчике 2 повторяется для следующего значения времени и заканчивается переключением блока сравнения при выполнении условия (г" (т,) =u(г,) + ", Š— O.

Затем одиночным импульсом, сформированным из перепада уровней напряжения на выходе блока сравнения, стробируются элементы

И 10 и на выход устройства поступает код числа Хо

Описанные процессы циклически повторяются и процесс моделирования заканчивается при достижении какого-либо из напряжений

1), (г) или U (im) некоторого заранее установленного значения, и на втором выходе одного из функциональных преобразователей 6, 7 при этом формируется уровень логической единицы, который поступает на вход блока управления и устанавливает на его выходе уровень логического нуля.

Благодаря введению новых элементов и связей между ними повысилась точность решения задачи нестапионарной теплопроводности.

Формула изобретения

Устройство для решения обратной задачи нестационарной теплопроводности, содержащее

RC-сетку, вход которой соединен с выходом

60 блока задания начальных условий, первый вход

602964

Составитель И. Дубинина

Техред О. Луговая Корректор П. Макаревич

Тираж 826 Подписное

Редактор Л. Бибер

Заказ 1855 46

ЦНИИПИ Госурьрственлого копи .-.ета Совета Миинстроь C :СР..o делаги изобретении и открытий

1! 3035, Москва, Ж-35, Раушск а я наб. д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород. ул. Проектная, 4 которого подключен к первому выходу первого функционального преобразователя, а выход

RC-сетки соединен с первым входом блока срав нения, второй вход которого подключен к первому выходу второго функционального преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения, в устройство введены элементы И, элемент задержки, формирователь импульсов, блок управления и генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с одним из входов первого элемента И, другие входы которого подключены к выходам блока сравнения и блока управления, второй и третий входы которого соединены соответственно со вторыми выходами первого и второго функциональных преобразователей, выход первого элемента И соединен со счетным входом счетчика, первый выход которого подключен

w ко второму входу блока задания начальных условий, второй выход счетчика соединен с первым входом второГо элемента И, выход которого подключен к выходу устройства, второй вход второго элемента И через формирователь импульсов соединен с выходом блока сравнения, выход формирователя импульсов через элемент задержки подключен к управляющему входу счетчика и к одним входам функциональных преобразователей, входы которых подклю1О чены к входу «Пуск» устройства и третьему входу блока управ. пения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР ¹ 297970, МК.1 . G 06 G 7/46, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР № 414599, МКл . G 06 G 7/46, 1974.