УСТРОЙСТВО для МОДЕЛИРОВАНИЯ МНОГОМЕРНЫХ ДИФФУЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ Советский патент 1973 года по МПК G06G7/48 

1

Изобретение относится к области вычислительной техники.

Вычислительное устройство предназначено для моделирования диффузионных процессов, соответствующих самосопряженному производящему оператору, и может быть использовано при решении краевых задач для дифференциальных уравнений в частных производных методом Монте-Карло.

В настоящее время для моделирования многомерных диффузионных процессов используются либо аналоговые вычислительные машины (АВМ), обеспечивающие реализацию непрерывного блуждания, либо цифровые ЦВМ. Применяемые АВМ достаточно сложны и требуют значительных затрат на регулировку и настройку аналоговых элементов и имеют ограниченную вычислительную способность при рещении практических задач со сложной формой области.

При использовании ЦВМ трудно обеспечить высокое быстродействие и возникают проблемы в связи с использованием непрерывного процесса блуждания вероятностных переходов от узла к узлу в координатной рещетке.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение возможности моделирования непрерывных многомерных диффузионных процессов при простоте задания исходных данных для повышения точности решения краевых задач.

Эта цель достигается тем, что в предлагаемом вычислительном устройстве источники шума соединены со входами преобразователей напряжения в частоту импульсов, подключенных через реверсивные счетчики-делители к первому входу счетчиков координатной выборки, второй вход которых соединен с блоком управления, а выход счетчиков координатной выборки через запоминающий блок соединен с блоком управления, подключенным к реверсивным счетчикам-делителям. Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема устройства для решения двумерных задач.

Вычислительное устройство содержит на каждую координату источник / «белого шума с необходимым спектром, преобразователь 2

напряжения в частоту импульсов, реверсивный счетчик-делитель 3 с переменным (управляемым) коэффициентом деления, счетчик 4 коордииатной выборки, запоминаюший блок 5 с коордииатной выборкой в блок 6 уиравления и обработки. Результаты решения выводятся с блока обработки 6 в необходимой форме.

Устройство работает следующим образом. Импульсы от преобразователя 2 с частотой, определяемой значением случайного сигнала, поступают на входы реверсивного счетчика-делителя 3, коэффициент деления которого определяется значением коэффициента диффузии в соответствующей подобласти, задаваемым из запоминающего блока 5. Режим работы счетчиков-делителей 3 и 4 («сложение или «вычитание) определяется полярностью случайного сигнала.

При появлении импульса на выходе делителя происходит изменение на единицу содержимого соответствующего счетчика 4 координатной выборки, выходной код которого определяет одну из координат выбираемой ячейки памяти блока 5, содержащего значения коэффициентов диффузии для подобластей (ячеек) области определения задачи, ограниченных линиями, определяемыми координатами ячеек блока 5, номера ячеек, информацию о принадлежности их к границам области с признаками вида задаваемых граничных условий и, при необходимости, значения не равных нулю правых частей производящих операторов.

Результаты решения обрабатываются в блоке обработки 6 и выдаются для использования.

Блок 6 управления и обработки осуществляет выбор начальных точек блужда-ния и Зправление работой других блоков.

Так как блуждание осуществляется не по фиксированным точкам области, то модулируется непрерывный диффузионный процесс, что обеспечивает высокую скорость и точность рещения, несмотря на использование

дискретных блоков (отметим, что реализация непрерывного блуждания при спектре «белого шума 1 мггц эквивалентна по быстродействию дискретному блужданию, реализуемому на ЦВМ с быстродействием более 10 операций в секунду).

Дополнительным преимуществом предлагаемого устройства являются его относительно невысокая стоимость и малые габариты.

Для рещения практической задачи в запоминающее устройство заносят исходные данные в виде значений коэффициентов диффузии по подобластям со всей необходимой дополнит гельной информацией.

Предмет изобретения

Устройство для моделирования многомериых диффузионных процессов, содержащее источники щума, преобразователи напряжения в частоту импульсов, реверсивные счетчикиделители, счетчики координатной выборки, запоминающий блок и блок управления, отличающееся тем, что, с целью увеличения точности и быстродействия устройства, в нем источники щума соединены со входами преобразователей напряжения в частоту импульсов, подключенных через реверсивные счетчикиделители к первому входу счетчиков координатной выборки, второй вход которых соединен с блоком управления, а выход счетчиков координатной выборки через запоминающий блок соединен с блоком управления, подключенным к реверсивным счетчикам-делителям.