Устройство для моделирования векторных полей Советский патент 1977 года по МПК G06G7/48 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕКТОРНЫХ

ПОЛЕЙ

1

Изобретение относится к области анало говой вычислительной техники и может быть кспопьзовано при исследовании сложных векторных полей в задачах электродинамики , теории упругости и гидромеханики.

Известно устройство для моделирования непрерывных полей, описываемых дифференциальными уравнениями, в частных производных, которое содержит сетки из резисторов и емкостей ij . Это устройство не обеспечивает точности моделирования, так как в нем пространственные производные аппроксимируются конечно-ра ностными выражениями.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство, которое как и данное устройство, содержит сегбчиую модель, токовводы, соединенные через функциональные преобразователи с блоком питания, и последовательно соединенные коммутатор, измерительный блок и цифропечатающий блок t2j .

Недостатками этого устройства является большая сложность и трудоемкость работы по построению векторных попей по заданной завих-

ренности и дивергенции, связанная с двойным обращением векторного поля и сложением векторных полей, а также вызванная этими операциями потеря точности.

Целью изобретения является расширение класса решаемых задач и повышение точности моделирования.

Эта цель достигается тем что устройство содержит измерительные ц задающие электромагниты. Задающие электромагниты соединены с соответствующими фу нкциональными прео азстателями и ячейками сеточной модели, каждая из которых выполнена; в видГе пТ&парно соёдиненных симметрично расположенных и равных по величине резисторов к средним точкам которых подключены токовводы. Магнитопроводы измерительных электромагнитов соединены с каждой из пар резисторов ячеек. Обмотки измерительных электромагнитов соединены послеаоьательно и подключены ко. входу коммутатора.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для моделирования векторных праей. Устройство содержит сеточную модель выполненную в вице ячеек с двумя равными резисторами 2 на каждой иэ сторон, ре зисторы 3, подключенные к средней точке резисторов 2, задающие электромагниты 4, блок питания 5, функциональные преобразователи 6, ток о вводы 7, измерительные элек тромагниты 8, коммутатор 9, измерительный блок Ю и цифропечатающий блок 11. Задающие электромагниты 4 конст руктивно .выполнены отдепьно от модели 1 и связаны с ячейками эпектрически. Такое исполнение обеспечивается независимостью модели 1 от деформации проводников. Магнитные потоки, локализованные .в сердечниках электромагнитхж 4,сцеплены одновременно с целым классом контуров сетки, охватывающих магнитопров магнита 4. При схемной деформации сеткис выделением блока питания на магнитопро водах магнитов 4 образуется разное число обмоток, содержащих по одному витку. Питание устройства осуществляется от блока питания 5, который через преобра зователи 6, электромагниты 4 и токовводы 7 подсоединен к центральным точкам ячеек модели 1. Преобразователи 6 осуществляют заданное локальное соотношение меж дивергенцией, создаваемой токовводами 7, и завихренностью, создаваемой в ячейках с помощью электромагнитов 4. Измерительный блок устройства do держит тороидальные измерительные электромагниты 8, магшпчмфовооы которых сцеплены с цепью резасторов 2 ячеек модели 1 Пары электромапгатов 8 каждой стороны ячейки соедивевы послецсхзательно с целью компенсации токов, растекающихся из центрального узла соеоввеяия резисторов 3 к сторонам ячейки. Электромагниты 8 подгключены через коммутатор 9 к измеритель ному блоку Юс выходом на цифропечатаю щий блок 11. Устройство работает следующим образом. Рассмотрим устройства на примере решения красой запачн для векторнс го поля в . бдносвяЕшой области с заданны распределением дивергенции и завюфвннос ти. Устанг1вливаются в согласуются масшта Ghi: линейный , вектора,|диверге1 ции в завихренности. Заданная область раз6ивае1х в масшта бе прямоугольной сеткой на квадрат, в соответствии с чем изготовляется сеточная модель 1 с взаимооднозн ачным соответств ем между квадратами и ячейками сетки. При этом искомому векторному полю в сеточной модели соответствует попе токсж. Непрерывное распределение дивергенции и завихренности дискретизируется по ячейкам и,таким образрм, в каждой ячейке оп-. ределяются поток дивергенции через ячейку и поток завихренности через ячейку. Эти величины в согласованных ранее масштабах задаются в каждой ячейке с помощью соответствующего ей преобразователя 6. Краевые условия задаются обычным для сеточ- ных. моделей образом. Заданием краевых условий подготовку модели заканчивают и начинают измерение. Измерение проводится автоматически с помощью коммутатора 9, поочередно подсоединяющего электромагниты 8 к измерительному блоку 10 с выходом на цифропечатающий блок 11. Каждое подсоединение дает значение X или U - сое- тавлякицее искомое вектора, что при заданHt iS порядке обхода точек коммутатора 9 полностью определяет векторное поле в се- точней модели 1, Предложенное устройство позволяет уменьшить трудоемкость при решении задач, связанных с отысканием строения поля в ре- альных аэрогидродинамических, теплотехнических, механических и других конструкциях и устройствах, и повысить производительность работ по расчету физических полей. Формула изобретения Устройство для моделирования векторных попей, содержащее сеточную модель, токовводы, соединенные через функциональные преобразователи с блоком пита1гйя,и последовательно соединенные коммутатор, из- мерительнзый блок и цифропечатающий блок, отличающееся тем, что, с целью расширения класса решаемых задач и повышения точности моделирования, в устройство введены измерительные и задающие электромагниты, причем задающие электромагниты соединены с соответствующими функциональными преобразователями и ячейками сеточной модели, каждая из которых выполнена в вида попарно соединенных симметрично расположенных и равных по величине резис; торов, к средним точкам которых подключены токовводы; магнитопроводы измеритель-; ных электромагнитов соединены с каждой из пар резисторов ячеек, а обмотки измерительных электромагнитов соединены последовательно и подключены ко входу коммутатора. Источники информации принятые во внимание при экспертизе: 1. Карппюс У. Модепирующие устройств для решения задач теории поля , М., 1972, с. 251-26О. . Б. А. , Бухман В. Е. Модели для решения задач , М., 1960, гп.1У.