1
Изобретение относится к устройствам электрического моделирования и может найти применение при решении различных задач теории поля методом моделирования (задач по гидромеханике, теории теплопроводности, теории упругости, диффузии и т.д.) в областях мелиорации, водоснабжения, региональной гидрогеологии и других областях техники.
Известно устройство для задания граничных условий на моделях из электропроводной бумаги, нанесенной на магнитное основание, содержащее расположенную на поверхности модели электропроводную шину, изогнутую в соответствии с конфигурацией моделируемой границы, причем электропроводная шина выполнена в виде гибкого изолированного ферромагнита, на который намотана т-окопроводящая обмотка 1 .
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для задания граничных условий, которое содержит расположенную на изолированной ферромагнитной пластине модель из электропроводной бумаги, установленное на ней прижимное устройство в виде керамического
магнита по форме пустотелого цилиндра, в котором расположен свободно скользящий ферромагнитный электрод цилиндрической формы 2.
5 в природных условиях, например в мелиорации, гидротехническом строительстве, поверхностные источники (болота, озера, водоемы, реки) значительно изменяют свою конфигурацию
(площадь) в зависимости от времени года или режима эксплуатации. Известное устройство не позволяет в ходе решения задачи изменять конфигурацию (площадь) водоема или водотока.
15 Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет моделирования границ с изменяющейся во времени площадью.
Поставленная цель достигается
20 тем, чт.о в устройство для задания граничных условий, содержащее изолированную ферромагнитную пластину, на которой расположена модель из электропроводной бумаги, на которой
25 установленд прижимное устройство
с расположенным в нем свободно скользящим ферромагнитным сердечникомэлектродом, к модели из электропроводной бумаги подключена шина гра30 яичных условий, источник тока, соединенный с ферромагнитным сердечником-электродом, введены ключи, истонник напряжения, источник эталонного напряжения, компаратор, накопительный конденсатор, а прижимное устройство выполнено в виде соленоида, обмотка которого подключена к выходу компаратора, первый вход котрого соединен С выходом источника эталонного напряжения, выход источника напряжения подключен к -размыкающему контакту первого ключа, переключающий контакт которого соединен с первой обкладкой накопительного конденсатора, вторая обкладка которого подключена к ферромагнитному сердечнику-электроду, к выходу источника питания и к второму входу компаратора, выход источника тока через замыкающий контакт второго клча соединен с замыкакадим контактом первогоключа и шиной граничных условий .
На фиг.1 приведена схема устройства для задания граничных условий; на фиг.2 - система контактно-прижимных устройств в том виде, как они расположены на моделируемом участке
Устройство (фиг, содержит феррюмагнитную изолированную пластину электропроводную бумажную модель 2, шины граничных условий 3, соленоид 4, ферромагнитные сердечники-электроды 5, накопительные конденсаторы 6 и компараторы 7.
Прижимное устройство представляет собой соленоид (электромагнит 4 включающий сердечник 5, выполненный в виде магнитного электрода, торцов часть которого тщательно обработана и может быть выполнена по своей конфигурации (в плане), соответствующей конфигурации внешнего участка моделируемой границы. К каждому электроду 5 последовательно подключен накопительный конденсатор б, который заряжается до начальных условий от источника 9 напряжения с помощью ключа 8. Соленоид 4 подключен к выходу компаратора 7. Один вход компаратора 7 соединен с источником 12 эталонного напряжения, другой вход компаратора подключен к сердечнику-электроду 5. Устройство выполнено таким образом, что соленоид (ктушка электромагнита) 4 может содержать как минимум один сердечникэлектрод 5.
Устройство работает следующим образом.
На рабочем месте укладывают магнитную пластину 1, на которой помещают модель из электропроводной бумаги 2 с подведенными шинами 3 граничных условий. По площади задания границы, конфигурация которой в ходе решения задачи должна меняться в зависимости от режима работы (водоема или водотока), располагают
магнитные сердечники 5 с катушками 4. Сердечники 5 за счет собственного веса и магнитного поля, возникающего между ними и магнитной пластиной 1, прижимаются к модели 2, тем самым осуществляя надежный контакт. Затем к сердечнику с помощью коммутирующих проводов подключается конденсатор 6, который с помощью источника 9 напряжения заряжается до исходного (начального) значения потенциала UH , соответствующего отметке уровня воды в водоеме или водотоке Н. При этом ключ 8 находится в положении А. К конденсатору б подключается компаратор 7, на который попадают потенциал U(.p, соответствующий отметке поверхности земли, начиная с которой сердечник-элект эод, моделирующий определенную площадь границы . (затопления) должен отключаться от модели, тем самым изменяя площадь моделируемой границы. После этого ключ 8 переводится в положение Б, и начинается процесс моделирования. В процессе работы происходит разрядка конденсатора б, и при достижении на нем потенциала , отвечающего отметке поверхности земли, компаратор 7 включает катушку электромагнита 4, в которой создается магнитное поле, превышающее поле между сердечником-электродом 5 и магнитной пластиной 1. В результате этого сердечник-электрод 5 втягивается ВНУТРЬ катушки электромагнита 4 и отрывается от модели, тем самым изменяя площадь моделируемой границы. При необходимости моделирования подведения (отбора) в водоем или водоток постоянного расхода воды, предусмотрено подключение источника 11 тока с помощью ключа 10 к сердечнику-электроду.
Предлагаемое устройство позволяет значительно увеличить функциональные возможности известных устройств для задания граничных условий и расширить класс рюшаемых задач. В частности,, оно позволяет воспроизводить изменение во времени площади исследуемой границы, например залив и осушение Пойм реки, моделируемой с помощью шины 13. При этом каждый сердечник-электрод, моделируя опрюделенную площадь границы, может в необходимый момент отключаться, тем самым изменяя площадь этой границы (фиг.2), где сердечники-электроды в- катушках А подняты и не контактируют с моделью, а в катушках В осуществляют прижим и контакт.
С этой же целью устройство выполнено таким образом, что один источник эталонного напряжения взаимодействует как минимум с одним компаратором, который подключен как минимум к одной катушке электромагнита.
