УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЗАДАЧ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/56 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть .использовано при конструировании и разработке специализированных устройств, предназначенных для реатепия двумерного уравнения теплопроводности методом дискретизации пространства.

Известными специализированными устройствами, позволяющими решать уравнение теплопроводности методом дискретизации пространства, являются аналоговые вычислительные машины (АВМ).

Однако эти устройства имеют суш.ествеииый недостаток - низкую точность вычислений. Устранение этого недостатка путем создания гибридных вычислительных систем связано с известными трудностями согласования двух форм представления информации. В связи с этим возникает необходимость построения специализированиых устройств дискретного действия для решения дифференциальных уравнений в частных производных, в частности двумерного уравнения теплопроводности.

Целью изобретения является повышение точности решения двумерного уравнения теплопроводности методом полной дискретизации пространства по сравнению с точиостью решения этого уравнения тем же методом на АВАА. Эта цель достигается путем построения цифровой интегрирующей ячейки, предназначенной для интегрирования уравнения в точке

(/, /) полностью дискретизированпого пространства.

Схема ячейки приведена на чертеже.

Последовательно-параллельный регистр 1 соединяется с двумя входами 6-ти входового комбинационного сумматора 2 через блок 3 вентилей умнол ения, состоящих из трех двухвходовых вентилей и одного преобразователя кода, меняющего знак со/чержимого регистра /, (L-2)-ые разряды регистра /, а также последовательно-параллельного регистра- (L-длина разрядной сетки регистров) соединяются с блоком 3 вентилей умножения, выходы которого через блоки 5 и 6 шаговой перекоммутации соединены с выходными клеммами 7, 8, 9 и 10 устройства.

Каждый блок 5, 6 шаговой коммутации состоит из четырех двухвходовых вентилей. Выход сумматора 2 соединяется со входом регистра /. На четыре входа сумматора 2 информация со входных клемм 11 устройства поступает извне через блок 12 ввода, состоящий из четырех двухвходовых схем сборки. Выход регистра 4 замыкается на свой вход. Между регистрами cynj,ecTByeT параллельная связь. На входе регистра / стоит двухвходовая схема сборки.

Рассмотрим работу ячейки.

В регистре / находится значение функции на n+ - слое С/ 2 .В процессе итераций это значение уточняется до тех нор, нока не будет 1,1I1 V ,«+- , - е, где 8 - UK + - Ut, выполняться точность решения. Количество итераций, необходимых для выполнения этого условия, счи- 10 1 тается заданным. Точное значение U дается параллельно в регистр 4 по сигналу со входа 13, где находится в течение времени, не- 15 обходимого для вычисления функции на следующем полушаге со значением функции

и . Граничные или начальные данные входа 13 заносятся в регистр / до начала вычислений.

Умножение содерл имого регистров /, 4 осуществляется путем съема информации с (I-2)-ых разрядов регистров (L - длина разрядной сетки) с носледующим выделением L разрядов в блоке 3 вентилей умножения при помощи сигнала со входа 14.

373735 5 выУстройство для моделирования задач теплопроводности, содержащее блок ввода, соединенный с сумматором, и блок умножения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности решения, оно содержит два последовательно-параллельных регистра, подсоединенных выходами к блокам умножения, и блоки шаговой коммутации, входы которых подключены к блоку умножения, соединенному с сумматором, выход которого соединен со входом одного из регистров. Блоки 5 и 6 служат для нерекоммутации выходов 7-10 устройства носле окончания полушага интегрирования. Это связано с тем, что на четных и нечетных полушагах ячейки коммутируются между собой по-разному. Перекоммутация осуществляется путем подачи в первом полушаге сигнала со входа 15 на два вентиля блоков 5 и 5, шаговой коммутации, сигнала со входа 16 на два других вентиля блоков 5 н во втором полушаге. При этом сигналы на входах 15 и 16 находятся в противофазе. Информация со входов II, 17 поступает извне через блок ввода 12 на сумматор 2, где суммируется с информацией, идущей из блока 3 вентилей умножения, Пред мет Изобретения