Способ электрического моделирования вентиляционных и гидравлических сетей и устройство для его осуществления Советский патент 1980 года по МПК G06G7/50 

(54) СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СЕТЕЙ И УСТГОЙСТВО ДЛЯ ГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 3 Измеренные затем токи, соответствующие расходам воздуха, являются решением поставленной задачи. Описанный способ обладает целым рядом недостатков, наиболее существенными из которых является значительная трудоемкость предварительной работы в процессе осуществления способа по, последовательному приближению нелинейности движения среды к линейной электрической цепи сопротивлений и недостаточная точность моделирования. Наиболее близким по технической сущности k предложенному изобретению является способ электрического моделирования вентиляционньос и гидравлических сетей на линейных электрических элементах, при котором соблюдают топологическое подобие сети и модели по переходным масштабным коэффициентам так, что точки разветвления моделируемой сети соответ ствуют узлам электрической модели и по значениям напряжений между узлами модели судя о перепаде давлений на отдельных участках моделируемой сети 2. Способ осуществляет устройством для элек трического моделирования вентиляционных и гидравлических сетей, содержащим источники питания с делителем напряжения .и резисторы в ветвях модели, между узлами которых вклю чены измерители напряжения. Недостатком известного способа является мала:я точность. Цель изобретения - повышение точности моделирования. Указанная цель достигается тШ, что измениют потенциалы каждого узла электрической мбйёлй и устанавливают в в:етвях в соответствии с первым законом Кирхгофа баланс рас четных значений токов, равных корню п-ой степени из действительных значений токов в ветвях и по их величине в каждой ветви модели судят о расходе воздуха или жидкости Такой способ осуществляется устройством для электрического моделирования вентиляцио НЬ1Х и гидравлических сетей, в котором каждьга узел модели соединен скользящим контак том с делителем напряжения, а в каждую ветвь модели последовательно с резистором -включен измеритель тока, шкала которого проградуирована, как корень п-ой степени из значения тока. Кроме того, каждый узел модели может быть соединен с источником питания с регулируемым напряжением. На фиг. 1-показана схема зчастка вентиляционных сетей; на фиг. 2 - принципиальная схема электрической Модели участка, представленного на фиг. 1; на фиг. 3-приведена. схема параллельногосоединения вентиляционной сети

.:- 4 , и прииципиДльиая схема ее эдектрической модели, на фиг. 4 - представлена схема.вентиляцион}юй сети с диагональным соединением и принципиальная схема ее электрической моДели. Математическое обоснование способа электрического моделирования проведем на примере участка вентиляционной сети, представленного на фкг. 1. Потери напора по любому участку венткля1цяонной сети связаны с расходом воздуха следующей зависимостью ,42) где И - потери напора по какому-либо участку R - аэродинамигеское сопротивление участка, Q - расход воздуха в единицу времени. Значение показателя степени п при турбулентном движении воздуха в сети находится в пределах 1,75-2,2. В настоящее время при проектировании и эксплуатации сетей с достаточной точностью п принимают равным 2. Тогда потеря напора оказывается пропорциональной квадрату расхода текущего, т.е. ) За аналог давления Н принято напряжение и на концах цепи. где И1ц - масштабный коэффициент давления. За аналог аэродинамического сопротивления Йд при квадратичном законе движения средл принято электрическое (oми fecкoe) сопротивление цепи .(В) где п1д - масштабный коэффициент сопротивления. За аналог величины расхода воздуха Q через данный участок сети принята определяемая 3,, где D- действующее значение тока, протекающего по данному участку цегш. Тогда . (1) Где rn - масштабный коэффициент расхода воздуха. Напряжение на концах цепи определится следующим образом: и-КдЗ Подставив в формулу (7) выражение (6), получим результат, аналогичный уравнению (3) с9) Подставив в (3) значение параметров через масштабные коэффициенты и имея ввиду уравнение (Ч), получим соотЕюшение между facштaбными коэффициентами: т„ . Оо Таким образом, введение, величины Oq как аналога расхода воздуха Q возмож ность сравнительнопросто смоделировать на линейных сопротивлениях Rg - аналогах аэродинамических сопротивлений Рд, . квадратишую зависимость величины падения давления Н.. . .Моделирование производится следующим образом. Для каждой i -и ветви исследуемой вентиляционной сети известно аэродинамическое сопротивление ее . Эти величины заложены при проектировании вентиляционной сети предприятия, либо указаны в материалах обследования вентиляционной системы (например, по данным депрессионной съемки). Определяют величину моделирующего линейного сопротивления .Rg (см. формулу (5 и эту величину для каждой ветви выставляют только .один раз в соответствии с (.5). Резисторы, принятые к работе, соединяют так, чтобы они .воспроизводили исследуемую вентиляционную систему, т.е. выполняется, требование топологического подобия аэродинамической сети и электрической модели, причем в каждую ветвь цепи включают измеритель тока, шкала которого проградуирована: в единицах DQ - корень п степени из действительного значения тока 3. Каждый узел электрической модели подклю чают к источникам питания. Изменением потенциалов в узлах цепи модели устанавливают условие первого закона Кирхгофа в каясдом узле только для ветвей модели, как для функции тока DQ . тока, принятого за аналог величины расхода воздуха в ветви и определяемого по (6). Это означает установление баланса воздушьгых Пото ков в каждом узле вентиляш{онной системы. Измеряют напряжение между узлами электри ческой модели и получают, с j ieTOM масштабных коэффициентов, значение падений давления на отдельных участках вентиляционной сега, согласно (4), а по фзшкцин Jo находят расход воздуха в каждом учасгкё,в соответствии с показаниями измерителя тока (обычно амперметра, проградуированного, например, . когда, соблюдается квадратичный закон движения среды) и масштабными коэффициентами. Устройство содержит делитель напряжения Д резисторы Rg, которые соединяются в соответствии с топологией сети, источник питания Е, измерители тока А, шкалы которых проградуированы, как корень п-ой степени из значения тока. Каждый узел цепи модели, соответствующий точке слияния (разветвления) потока моделирующей сети, соединен с подвиж ным скользящим контактом делителя напряжения Д, который связан с источником питания Е. Между узлами включен вoльtмeтp V. Значения потенциалов каждого узла задаются при помощи изменения положения ползунов на делителе Д, сопротивление которого выбрано таким, чтобы оно не оказывало влия-, ния на распределение потенциалов в устройстве. Когда на панели собрана электрическая модель вентиляционной сети, изменяя значения потенциалов узловых точек, добиваются выполнения значения потенциалов узловых точек, для каждого узла моделируемых ветвей схемы первого закона Кирхгофа только для токов моделируемых ветвей-Л Q 3- Это означает установление баланса воздушных потоков в реальной вентиляционной сети. С учетом масщтабных коэффициентов величина DQ дает расход воздуха в каждом участке, а величина напряжений между узлами схемы - падение давления на отдельных участках сети. Предложенное устройство для электрическо.го моделирования обладает слбдзтощими преимуществами;. возможностью МоделирЪванИя Любого закона движения среды На неизменных, заранее подготовленных линейных сопротивлениях, т.е. без подбора их величин сопротивления, согласно уравнению повторения итерацибннбго способа, большой точностью электрическогомоделирования, зависящей практически от погрешности измерительных приборов.так как величины сопротивлений при моделировании ус7анавлнва-, ются один раз и при работе не изменяются. Формула изобретения 1. Способ электрического моделирования вентиляционных и гидрайлйческих сетей на линейных электрических элементах, при котором соблюдают топологическое подобие сети и модели по переходным масштабным коэффициентам так, что точки разветвления моделируемой сети соответствуют узлам электрической модели и по значениям напряжений между узлами модели судят о перепаде давлений .на отдельных участках моделируемой сети, о тличающийся Тем, что, с целью повышения точности моделйрОваниЯ, изменяют потенциалы каждоЛ узла электрической модели и устанавливают в ветвях в соответствии с первым законом Кирхгофа баланс расчетных