Устройство для электромоделирования нестационарного теплового поля линейного пласта при нагнетании в него жидкости Советский патент 1974 года по МПК G06G7/48 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известны устройства для электромоделирования нестационарного теплового поля линейного пласта при нагнетании в него жидкости, в которых используют электропроводную бумагу, на всю площадь которой с помощью диэлектрической пленки и металлической пластины задается удельная распределенная емкость.

Однако модели, состоящие из электропроводной среды с распределенной емкостью, невозможно использовать для моделирования теплового поля линейного пласта при нагнетании в него жидкости, так как на них нельзя учитывать конвективный перенос тепла в пласте, вызванный фильтрацией жидкости.

Цель изобретения заключается в разработке электромоделирурощего устройства, нозволяющего расщирить класс задач, рещаемых на моделях, состоящих из электропроводной среды с распределенной емкостью, в частности устройства, позволяющего рассчитывать нестационарное тепловое поле линейного пласта с учетом конвективного переноса тепла.

Это достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве наряду с электропроводной средой с распределенной емкостью моделирующее устройство содержит источники тока, выполненные в виде катодных повторителей,

выходы которых через резисторы соединены с шинами из проводящего материала, прикрепленными к модели из электропроводной среды перпендикулярно ее оси.

На чертеже дана схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок 1 граничных условий; измерительное устройство 2; модель из электропроводной среды с распределенной емкостью, состоящую из электропроводной бумаги 3, диэлектрической пленки 4 и металлической пластины 5; катодные повторители 6 и резисторы 7, подключенные к электропроводной бумаге.

Блок катодных повторителей с резисторами необходим для моделирования конвективного переноса тепла в пласте.

Каждый резистор 7 соединяет щину из тонкого медного провода, прикрепленного к электропроводной бумаге по отрезку с соответствующими координатами, с выходом катодного повторителя 6, вход которого подключен к другой щине с соответствующими координатами.

Катодные повторители имеют большое входное сопротивление, что устраняет влияние их входных цепей на электрический процесс в модели, и коэффициент передачи, близкий к «1. Каждая шина из медного провода имеет по всей длине один и тот же потенциал. Нестационарное тепловое поле линейного пласта при закачке в него жидкости выражается следующими уравнениями при ,л;1/ с dtдх , .0 7 дТ . , дТ - hCsV - k -- дхдг При Z 0, 0 JCj2 oo,(2) объемная теплоемкость пласта и окружающих пород; Я - теплопроводность пласта и окружающих пород; CB - объемная теплоемкость вторгающейся в пласт жидкости; h - половина мощности пласта; Т - температура пласта; V - скорость фильтрации жидкости в пласте;х,г - пространственные переменные. Задача рещается при следующих начальных и граничных условиях: t QiT T,; Т/х + 2 - 00 : Го; x Q; z 0; Т Т,,(3) где Го - начальная температура пласта и окружающих пород; TI - температура нагнетаемой жидкости. В момент 0 на модель подается скачок напряжения в соответствии с краевыми условиями (3). В модели начинается переходный процесс. Каждый катодный повторитель имеет на выходе напряжение, равное входному, следовательно, через резистор 7 к каждой i-й шине течет ток, пропорциональный разности потенциалов на f-й и f-й щинах где к сопротивление резисторов 7. Кроме того, конвективный член в уравнении (2) при кусочно-разностной аппроксимации первой производной имеет вид ,, х где Гг и - температуры пласта в точках с с координатами (Xt, О 2 /г) и (xi-i, О 2 /).); Ах - шаг дискретизации. Таким образом для того, чтобы ток через резистор 7 был аналогом конвективного члена в уравнении (2), величина резистора должна быть пропорциональна выражению тр м А„.КСв-Дд: где Ах - шаг дискретизации в масштабе модели;AM - половина мощности пласта в масщтабе модели. Погрешность примененного метода кусочноразностной аппроксимации первой производной равна Е( ПрИ2 0 (. и, следовательно, может быть уменьшена при уменьшении шага дискретизации. Предмет изобретения Устройство для электромоделирования нестационарного теплового поля линейного пласта при нагнетании в него жидкости, содержащее модель из электропроводной среды с распределенной емкостью, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, оно содержит источники тока, параллельно подключенные к блоку задания граничных условий, причем источники тока выполнены в виде катодных повторителей, выходы которых через резисторы соединены с шинами из проводящего материала, прикрепленными к модели из электропроводной среды перпендикулярно ее оси. i 1