Управляемый элемент сеточной модели Советский патент 1986 года по МПК G06G7/46 

Изобретение относится к вычислиельным устройствам, применяемым ля решения дифференциальных уравений в частных производных. С поощью таких элементов соединяются зловые точки сеточной модели, и олученная таким образом вычислительная среда переменной структуры применяется для решения вшрокого класса задач математической физики. Ю

Цель изобретения - расширение ласса решаемых задач,

На чертеже представлена схема управляемого элемента сеточной модели.15

Элемент для соединения соседних узловых точек сеточной модели с узЛовьми потенциалами Vj и V;, имеет симметричную структуру и содержит восемь оптронов 1-8, первый 9 и вто- 20 РОЙ 10 выводы элемента для подключения к узловым Точкам сеточной мод(2ли, пшну 11 опорного потенциала, шину 12 нулевого потенциала и шины 13-16 управления проводимостью фоторезисте- 25 ров.

Первые выводы фоторезисторов оптронов 1-4 соединены & первым выводом элемента 9, включенным в узловую точку сеточной модели с индексом 1, а зо первые вьшоды фоторезисторов оптронов соединены с вторым выводом элемента 10, включенным в узловую точку сеточной модели с индексом i+1„ Вторые выводы фоторезисторов оптронов, 1,2,5 и 6 соединены с шиной опорного .потенциала 11, которая находится под потенциалом U. Вторые выводы фоторезисторов оптронов 3 и 7 подключены, соответственноJ через источники излучения оптронов 2 и 6 к шине 12 нулевого потенциала (Ug). К этой же шине с потенциалом U подключены вторые выводы фоторезисторов оптронов 4 и 8, соответственно, через источники излучения оптронов 5 и 1. Источ- . НИКИ излучения оптронов 3,4,7 и 8 одним выводом подключены к шине нулевого потенциала. Другие выводы этих источников излучения подключены к соответствующим шинам 13-16 уп- ° равления проводимостью фоторезисторов к которым подключены управляющие потенциалы U,-U4. В качестве оптронов 1-8 применяются обычные оптронные пары с линейной характеристикой изменения тока,, протекающего через резистор, в за-

висимости от вешичины тока, протекающего через источник излучения этого оптрона. Расчет параметров , элементов оптронных пар 1-8 производится на основании критериев подобия, которые получены путем сравнения уравнений, описывающих распределение потенциалов в узловьк точках решающего устройства, и исходных дифференциальньк уравнений, приведенных к разностной форме.

Изменение узлового потенциала V; в 1-той узловой точке сеточной модели в соответствии с законом Кирхгофа описывается следующим уравнением

g,(U-V,.)+g/U-V;)-g V; 0,(1)

где проводимости фоторезисторов оптронов 1-4, которые имеют линейные характеристики изменения проводимости фоторезис-. торов в зависимости от изменения величины тока I, протекающего через источник излучения этого оптрона, т.е.

g К,1,

где К , - передаточная функция оптрона по току.

( , §4.+ g я

ёг s

2 4

где g и g - проводимости источников излучения соответственно оптронов 2 и 5. Выбирая g, g и g g, имеют

g, g, g,.

Уравнение (1), в котором изменени узлового потенциала V; представлено через изменение токов 1,-1д, протекающих через источники излучений оптронов 1-4, включенных в i-тую узловую точку сеточной модели, принимает вид .

..-;i,U + - K, К I,V; О,

(2) 55 где к; K,(1-V; /U ), К; K(1-V-/U) при этом, полагая U« V,-, можно существенно снизить нелинейность в задании коэффициентов К, и Kj. 3 Задание токов 1, и 1 через источники излучений оптронов 3 и 4 п изводится с помощью управляющих по тенциалов и, и и, 1 и,- g , Э 2 ё ё и g - проводимост источников излучения оптронов 3 и а величины токов I, и 1, протекаю щих через источники излучения оптр нов 1 и 2, в силу линейности харак теристик пропорциональны токам, протекающим через фоторезисторы оп тронов 8 и 3 irK/g u,). V,,,, i,K(gVu,)..V;. с учетом сделанньк замечаний уравнение (2) принимает вид K;(V;,,- Vi) + K.V; О, (3 где К, к; -K,-U,-g, если К,и KgU 1. Допустим, что требуется решить уравнение переноса вида dif р + ;)cf О, тогда в разностной форме для i-той узловой точки моделируемого простра ства имеют 17(i+, -Ц);) О, (5 Предполагая подобие узловой мод лируемой функции tf; и узлового потенциала V, и используя соотношение tf/V mcp , нетрудно определить кри терии подобия к /U/4 )f, К 9 . Из сравнения уравнений (3) и (5) видно, что значения управляющих потенциалов U| и U4 пропорциональны коэффициенту переноса jii , а значения управляющих потенциалов U и U коэффициенту поглощения или рассеярия среды. Управляемый элемент сеточной модели на примере моделирования анизотропного переноса, описываемого уравнением вида (4), работает следующим образом. Пространство, в котором моделируется перенос, декомпозируется на подзоны. В каждой из подзон непрерырная функция представляется набором узловых дискретных значений этрй функции. В решающем устройстве в соответствие узловым точкам пространства ставятся уз- ловые точки сеточной модели. Эти уз 4474 ловые точки соединены между собой .управляемыми элементами сеточной модели, образуя вычислительную среду переменной структуры, набранную из дискретных элементов. Оптрон 4 имитирует поток энергии, который направлен от i-той узловой точки,в которую включен оптрон. Оптрон 1 имитирует приток энергии в эту узловую точку, при этом величина.тока, протекающего через фоторезистор оптрона, равна величине тока, протекающего через источник излучения оптрона 1 и через фоторезистор оптрона 8. Оптрон 3 имитирует поток энергии, выходящий из узловой точки, а оптрон 2 - обратное рассеяние этого потока в ту же узловую точку. Значения управляющих потенциалов U, и U4 задаются в соответствии с вектором направленности переноса энергии: U, - определяет величину и вероятность переноса энергии вправо от узла i, U - в обратном направлении. Значения управляющих потенциалов U и U, определяют величину и вероятность обратного рассеяния в узловые точки. Таким образом, введение управляемого элемента позволяет увеличить класс решаемых уравнений на сеточных моделях и решать задачи анизотропного переноса, решение которых на известных сеточных моделях невозможно. Формула изобретения Управляемый элемент сеточной модели, содержащий первый оптрон, о тличающийся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него дополнительно введены семь оптронов, причем первые выводы фоторезисторов первого, второго, третьего и четвертого оптронов соединены и образуют первый вывод элемента, первые выводы фоторезисторов пятого, шестого, седьмого и восьмого оптронов соединены и образуют второй вывод элемента, вторые выводы фоторезисторов первого, второго, пятого и шестого оптронов соединены с шиной опорного потенциала, вторые выводы фоторезисторов третьего и седьмого оптронов подключены соответственно через источники излучения второго и шестого оптронов к шине нулевого потенциала, вторые выходы фоторезисторов четвертого и восьмого оптронов подключены к шине нулевого потенциала через источники излучения пятого и первого оптронов соответственно, первые выводы источников излучения третьего, четвертого, седьмого и восьмого оптронов подключены

к шине нулевого потенциала, а вторые выводы источников излучения третьего, четвертого, седьмого и восьмого оптронов подключены к соответствующим 5 шинам управления проводимостью фоторезисторов.

Изобретение относится к вьиислитепьным устройствам, применяемым для решения дифференциальных уравне;ний в частных производных, в частности, сеточных моделей. Целью изобретения является расширение класса решаемых задач. Для этого элемент, соединяющий узловые точки сеточной модели, содержит восемь оптронов, соединенных с узловыми точками схемы, с шинами опорного и нулевого потенциалов и с шинами управления проводимостью фоторезисторов оптронов таким, образом, что позволяет решать на сеточных моделях задачи анизотропного переноса. 1 ил.