Устройство для моделирования трехмерных однородных потоков Советский патент 1983 года по МПК G06G7/57 

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике, предназначено для моделирования трехмерных однородных потоков и может быть использовано для решения задач аэрогидромеханики, Известно устройство для моделирования аэродинамических характеристик летательных аппаратов, содержащее магнитную кабину, модель исследуемого объекта, блок питания, индукционные датчики,.коммутаторы, нуль-индикатор, блок контроля,.шифраторы, вычислительный блок ij . Недостатком этого устройства явля ется то, что оно имеет низкое быстро .действие при моделировании динамически измен-яющихся трехмерных одноро .ных потоков. Наиболее близким техническим решением к изобретеи-ию является устрой ство для моделирования трехмерных поступательно-циркуляционных потоков содержащее блок задания составляющих трехмерного потока, модель обтекаемого тела, выполненного ,из диамагнетика, магнитопровод с катушками инду тивности, блок регистрации, измерительные Иконтрольные измерительные индукционные датчики . Н-едостатком известного уст.ройства является то, что для изменения углов набегания потока на модель, необходимо выполйи гь трудоемкого операцию по дискретному выставлению на координатном устройстве углов установки модели относительно кабины, что огра ничивает функциональные возможности . устройства при моделировании динами Чески изменяющегося трехмерного пото Целью изобретения является порышение точности и быстродействия. Поставленная цель достигается тем что в устройстве, содержащем блок задания составляющих трехмерного потока, модель обтекаемого тела, выпол ненную из диамагнитика, Магнитопровод, выполненный в виде трех взаимно перпендикулярных стержней, на каждом из которых расположена обмотка индук тивности, первые выводы всех обмоток индуктивности подключены к шине йулевого потенциала, вторые выводы обмоток индуктивности соединены с соответствующими выходами блока задания составляющих трехмерного потока, блок регистрации, первый и второ измерительные индукционные датчики, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока регистрации, контрольный индукционный датчик, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, каждый стержень магнитопровода выполнен в виде трехсекционного параллелепипеда, внешние секции параллелепипедов выполнены сплошными а взаимно пересекающиеся внутренние полыми, « центре -которых размещена модель обтекаемого тела, блок задания составляющих трехмерного потока сострит из трех согласующих усилителей, девяти переменных резисторов, грех тра,нсформаторов, трех операционных усилителей, трех усилителей тока и генератора ультразвуковой часто.ты, выход которого подключен к входам первого, второго и третьего согласующих усилителей, выходы которых соединены с подвижными контактами соответственно первого, второго и третьего переменных резисторов, выводы .первого переменного резистора подключены к перв.ьгм выводам четвертого и пятого переменных резисторов, .выводы второго переменного резистора соединены с первыми выводами.шестого и седьмого переменных резисторов, выводы третьего переменного резистора подключены к первым выводам восьмого и девятого переменных резисторов, вторые выводы четвертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого переменных. резисторов объединены между собой и подключены к шине нулевого потенциала, первые выводы пер-, вичных обмоток первого, второго и третьего трансформатров подключены к подвижным контактам соответственно четверто.го, шестого и восьмого переменных резисторов, вторые выводы первичных обмоток первого, второго и третьего трансформаторов соединены с подвижными контактами соответственно пятого-, седьмого и девятого переменных резисторов, первые выводы вторичных обмоток трансформаторов . подключены к шцне нулевого потенциала, вторые выводы вторичнь 1Х обмоток первого, второго и третьего его трансформаторов соединены с входами соответственно первого, второго и третьего операционных усилителей, выходыкоторых подключены к входам соответственно первого, второго и третьего усилителей тока, выходы которых являются соответственно первыми, вторыми и третьими выходами блока задания составляющих трехмерного -потока. На фиг. 1 представлена блок-схема устройства на фиг. 2 - схема блока задания составляющих трехмерного потока. Устройство содержит стержни магнитопроврда 1-3, катушки 4-6 индуктивности, модель обтекаемого тела 7, измерительные индукционные датчики 8, контрольный индукционный датчик 9, блок 10 регистрации, блок 11 задания составляющих трехмерного потока, который содержит генератор 12 ультразвуковой частоты, согласующиеусилители. 13-15, переменные резисторы 16-24, трансформаторы 25-27, операционные усилители 28-30 и усилители 31-ЗЗ тока. Устройство работает следующим образом. Каждый стержень магнитопровода 1-3 выполнен в виде трехсекционного параллелепипеда, внешние секции параллелепипеда выполнены сплошными, а взаимно пересекающиеся внутренние полыми, так что в центре образуе1 я магнитная кабина, в которой размещается модель 7 обтекаемого тела, взаимно пересекающиеся катушки 4-6 индуктивности запитываются от блока 11 задания составляющих трехмерного потока. Каждая из составляющих магнитной кабины создает трехмерные поступательно-циркуляционные потоки которые складываются в рабочем объеме кабины и образуют результирующий поступательно-циркуляционный магнитный поток величины и,, направления которого задаются величинами, и фазами электрических токов, протекающих .в катушках 4-6 индуктивности. В опре деляемых поставленной задачей точках возмущенного моделью 7 потока устанавливаются измерительные индукционные датчики 8 и в зоне н.евозмущенного потока на бесконечности устанавливается трехкомпонентный контрольный индукционный датчик 9, по показа ниям которого определяется амплитуда и угол результирующего потока относительно неподвижной в .пространстве кабины модели. Блок 11 задания составляющих трехмерного потока содержи генератор 8, служащий для получения переменного сигнала ультразвуковой частоты и три идентичных электрических цепочки управления сигналами поступающими на каждую из трех катушек 4 и 6 индуктивности. Каждая управляющая цепочка содержит согласу ющий усилитель 13-15, имеющих высоковольтный вход для развязки сигналов на выходе генератора 12, амплитудно-фазоинверсный регулятор на переменных резисторах 16-18 и трансформаторе 25 или на переменных резисторах 19-21 и трансформаторе 26, или на переменных резисторах 22-24 и на трансформаторе 27, блок подстройки фазы, выполненный на операционных усилителях 28-30, и усилители 31-33 тока. Амплитудно-фазоинверсный регулятор работает следующим образом. в среднем положении движков спаренных резисторов 16 и 18 равного номинала, потенциалы на движках равны и электрического тока через первичную обмотку не будет, при движении движков вверх или вниз от средней точки амплитуда проходящего сигнала увеличивается, при переходе движков через .средние точки фаза сигнала инвертируется, т.е. изменяется на 180°С.- Таким образом, с помощью спаренных потенциометров вручную обеспечивается заданная направленность и амплитуда магнитного потока на каждую из составляющих трехмерного потока. Подстроечные резисторы 17, 20 и 23 служат для точной настройки на ноль проходящего сигнала в среднем положении движков переменных резисторов 16, 18 (19, 21 и 22, 24), так как номиналы последних не могут быть совершенно одинаковыми. Операционные усилители 28-30 служат для подстройки сигналов на синфазность,. так как возможны сдвиги по причине некоторого, разброса параметров цепочки управления. Усилители 31-33 тока обеспечивают усиление и согласование сигналов, поступающих на каждую из соответствующих трехмерного лотока. . Один из выносных.участков параллелепипеда (например по квадрату а, Ь, с, d) делается съемным для обеспечения доступа в рабочий куб магнитной кабины. Если к амплитудно-фазоинверсному регулятору подключить программное устройство, то становится возможным изменение амплитуд .и углов вектора суммарного магнитного потока от составляющих, по сложным законам, что приводит к расши рению круга задач аэрогидродинамики полета. . Технико-экономический Эффект заключается в том, что изобретение по сравнению с известными техническими решениями обладает более высокими точностью и быстродействием.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНЫХ ОДНОРОДНЫХ ПОТОКОВ, .содержащее блок задания составляющих трехмерного потока, модель обтекаемого тела, выполненную из диамагнетика, магнитопровод, выполненный в виде трех взаимно перпендикулярных стержней, на каждом из которых расположена обмотка индуктлвности, первые выводы всех обмоток индуктивности подключены к шине нулевого пЪтенцидла, вторые выводы обмоток индуктивности соединены с соответствующими исходами блока задания составляющих трехмерного потока, блок регистрации, первый и второй измерительные индукционные датчики, выходы которых подключены соответственно к первому и второму входам блока регистрации, контрольный индукционный датчик, выход которого подключен к третьему входу блока регистрации, о т л и ч аю щ е-е с я тем, что, с целью повышения точности и быстродействия, каждый стержень магнитопровода выполнен. в виде трехсекционного параллелепи педа, внешние секции параллелепипеда выполнены сплошными, а взаимно пересекгисшиеся внутренние - полыми, в центре которых размещена модель об, текаемого тела, блок задания состав.ляющих трехмерного потока состоит из трех согласукацих усилителей, девяти переменных резисторов, трех трансформаторов, трех операционных усилителей, трех усилителей тока и генератора ультразвуковой частоты, выход . которого подключен к входам первого, второго и третьего согласующих усилителей, выходы которых соединены с подвижными контактами соответственно первого, второго и третьего переменных резисторов, выводы первого переменного резистора подключены к первым выводам четвертого и пятого переменных резисторов, выводы второго перекенного резистора соединены с первыми выводами шестого и седьмого переменных резисторов, выводы третьего переменного резистора подключены к первым выводам восьмого и девятого переменных резисторов, вторые выводы четin вертого, пятого, шестого, седьмого, восьмого и девятого переменных резис (торов объединены меухду собой и подключены к шине нулевого потенциа а, первые выходы первичных обмоток первого, второго и третьего трансформаторов подключены к первичным контактам соответственно четвёртого, шеетого и восьмого переменных резисторов, Iвтйрле выводы первичных обмоток перD вого, второго и третьего трансфор:л маторов соединены с подвижными контактами соответственно пятЬго, седьмого 7) и девятого переменных рез«сторов, NO Первые выводы вторичных обмоток трансформаторов подключены к шине нулевого потенциала, вторые- выводы вторичных обмоток первого,второго и третьего трансформаторов соединены с входа- ми соответственно первого, второго и третьего операцион1адх усилителей, ВЫХОДЫ которых подключены к входам соответств(гнно первого, второго и третьего усилителей тока, выходы которых являются соответственно первыми, вторыми и третьими выходами блока задания составляющих трехмерного потока.