Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.
Известно устройство для решения краевых задач с процессами скрытой теплоты плавления и отвердевания, содержапдее блок модели-сетки, блоки начальных и граничных условий, а также конденсаторы, интегратор, сравниваюш,ие 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, Б 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.
На чертеже показана схема предлагаемого устройства. На схеме изображепы: / - узловая точка; 2 - резисторы сетки; 3 - конденсатор сеткн; 4 - конденсатор, в котором накапливается заряд, соответствующий скрытой теплоте, пазываемый в дальнейшем конденсатором скрытой теплоты; 5 - нормально разомкнутый ключ с одним включающим входом и двумя выключающими; 6 - интегратор с двумя суммирующими входами (должен иметь достаточно малую постоянную времени); 7 - сравнивающее устройство, выдающее управляющий сигнал прп входном напряжении, равном критическому напряжению (с обратным знаком); 8 - сравнивающее устройство, выдающее управляющий сигнал при напряжении на входе, равном опорному напряжению с обратным знаком; 9 - сравнивающее устройство, выдающее управляющий импульс при напряжении па входе, равном по величине и обратном по знаку опорпому напряжению; 10 - источник онорного напряжения L,.p, которое соответствует критической температуре; 11 - источник опорного напряжения Lorp ограничивающего заряд конденсатора скрытой теплоты.
К узловой точке 1 подключены резисторы 2 сетки и конденсатор 3. Конденсатор 4, в котором при работе схемы накапливается заряд, соответствующий скрытой тенлоте, и который называется здесь конденсатором скрытой теплоты, подключен к узловой точке 1 через ключ 5 и цепь выхода интегратора 6. Ключ 5 управляется сравнивающими устройствами 7, 5 и Р, 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 И от источника 10. На входы сравнивающего устройства 8 подключены выход интегратора 6 и опорное напряжение (vorp от источника //. На входы сравнивающего устройства 9 подключены выход интегратора 6 и опорное напряжение U от источника 10. Входы интегратора 6 подключены к источнику 10 и к точке соединения ключа 5 и конденсатора 4.
Устройство работает следующим образом. Нолагаем, что наиряжение L/узл в узловой точке 1 положительное и что заданы начальные условия: напряжение на конденсаторе 4 равно нулю, конденсатор интегратора 6 заряжен так, что выходное папряжепие интегратора LHHT равно критическому значению температуры среды, заполняющей моделируемую область.
Пусть напряжение в узловой точке возрастает от пуля. В момент ti оно становится равным по величине критическому напряжению t/кр. Сравнивающее устройство 7 срабатывает и включает ключ 5, который подключает к узловой точке / вход интегратора 6 и верхнюю обкладку конденсатора 4 скрытой теплоты. Нижняя обкладка этого конденсатора находится под выходным напряжением интегратора 6, т. е. под напряжением t/ант t/кр. В первый момент после подключения на обеих обкладках конденсатора 4 будет одно и то же напряжение. Интегратор 6 не будет интегрировать, так как разностное напряжение на его входе равно пулю. Но затем, когда напряжение Uy, повышаясь, несколько превысит напряжение t/кр. в цепи конденсатора 4 потечет ток, заряжающий пололсительно верхнюю обкладку. Одновременно разностное напряжение на входе интегратора 6 станет отличным от нуля и интегратор начнет понижать свое выходное напряжение L/ант, чтобы сохранить напряжение верхней обкладки относительно земли неизменным, иначе говоря, чтобы сохранить напряжение в узловой точке 1 прежним, равным критическому. Напряжение в узловой точке не будет повынлаться и при дальнейшем притекании тока из сетки к точке 1, так как весь ток будет направляться в конденсатор 4 скрытой теплоты вследствие соответствующего понижения напряжения инт интегратора 6. На конденсаторе 4 будет накапливаться заряд Q , соответствующий скрытой теплоте.
Этот период задержки узлового напряжения (Уузл на критическом значении будет продолл ;аться до тех пор, пока выходпое напряжепие интегратора 6 не снизится до нуля. Если предусмотрено напряжепие ограничения огр установленное на источнике 11, то снижение будет происходить до t/orp. Тогда сработает сравпивающее устройство 8 и подаст сигпал на ключ 5, который разомкнет цепь
конденсатора 4 скрытой теплоты. С этого момента напряжепие на нем будет сохраняться постоянным и равным 6,- Но узловое напряжение 6узл перестанет удерживаться на постоянном уровне и начнет повышаться
в соответствии с ходом процесса в сетке. Действительно, с этого момента к узловой точке / подключен только вход интегратора 6, а выход отключен и, следовательно, не воздействовать па ход процесса в сетке.
В момент 3 проДесс в сетке изменяет свой ход, п напряжение в узловой точке / начинает падать. Когда напряжение t/узл достигнет критического значения f/up, спова сработает сравпивающее устройство 7, после чего
сработает ключ 5, спова замыкая цепь конденсатора 4 скрытой теплоты. Но теперь напряжение Uysu в узловой точке / имеет тенденцию к падению, т. е. ток будет отбираться от конденсатора 4 и последний начнет разряжаться, поддерживая узловое напряжение бузл на уровне 6кр. Напряжение на входе интегратора 6 будет все время немного ниже опорного бкр, а па выходе будет повышаться, побуждая конденсатор 4 отдавать свой заряд
для компенсации отбираемого от точки 1 заряда.
Когда выходное напряжепие интегратора 6 поднимется до Окр, сработает сравнивающее устройство 9, ключ 5 размыкается, и
узловое напряжение бузл будет понижаться в соответствии с ходом процесса.
Предлагаемое устройство работает правильно и в том случае, если ход процесса изменится в период и - 2, когда конденсатор 4
скрытой теплоты еш.е не зарядился полностью. Пусть это будет момент t. Тогда конденсатор начнет разряжаться, снова поддерживая узловое напряжение /узд, равным . Когда конденсатор 4 полностью разрядится,
а выходное напряжение интегратора биш достигнет t/Kp 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 реверсировап, 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 w. 9,
и емкостей сетки. Величина заряда, соответствующего скрытой теплоте, может меняться путем изменения емкости конденсатора 4. Если имеется источник I/np. то величина заряда может изменяться путем изменения этого напряжения.
Предмет изобретения
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 тенлоты плавления и отвердевания блока узловой точки сетки подключен одной обкладкой через ключ к узловой точке 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 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.
f//,////
