Устройство для решения обратной задачи теплопроводности Советский патент 1982 года по МПК G06G7/56 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕШЕНИЯ ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и предназначено для решения обратной зада чи теплопроводности при большой интенсивности теплообмена на поверхности тела, т.е. когда внешнее термическое сопротивление мало, а следовательно, коэффициент теплоотдачи достигает больших значений. Известны устройства для решения обратных задач теплопроводности, содержащие пассивную модель, блоки сумматоров-вычитателей, делитель напряжения, регулируемые сопротивления, электромеханическую или элек тронную следящую систему Q и 2 Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования задач теплопроводности, содержащее пассивную модель, делитель напряжения, стабилизатор тока, соединенный с пассивной моделью, блок умноженияподключенный к стабилизатору тока, сумматоры и элементы сравнения з1. В этом устройстве аналогом искомого коэффициента теплоотдачи является напряжение, действукицее на входе блока умножения, и в случае больщих значений этого коэффициента напряжение может превысить максимально допустимое для пассивной модели. Маситабировакие может привести к потере точности при определении коэффициента теплоотдачи. Цель изобретения - расширение класса решаемых задач. Поставленная цель достигается тем, что в устройство дпя решения обратной задачи теплопроводности, содержащее пассивную модель., первый и второй блоки сравнения, блок ум- -. ножения, стабилизатор тока и делитель напряжения, причем первый выход делителя напряжения соединен с одним входом первого блока сравнения, второй выход депитепя напряжения соединен с одним входом второго блока сравнения, выход которого соединен с первым входом блока умнохсения, выход которого через стабилизатор тока соединен с граничным узлом пассивной модели, связанный с другим входом второго блока сравнения, а соответствующий узел пассивной модели соединен с другим входом первого блока сравнения, дополнительно введены интегратор, первый и второй блоки деления и дифференциальньш усилитель, причем выход первого блока сравнения соединен со входом интегратора, выхЬд которого соединен со вторым вхо дом блока умножения и с первым входом первого блока деления, выход ко торого соединен с первым входом диф ференциального усилителя, выход которого связан с первым входом второ го блока деления, выход которого яв ляется выходом устройства,а третий выход делителя напряжения соединен со вторыми входами первого и второго блоков деления, четвертый выход делителя.напряжения связан со вторы входом дифференциального усилителя На чертеже представлена схема пр лагаемого устройства. Устройство содержит пассивную модель 1, первьй и второй блоки 2 и 3 сравнения, дифференциальный уси литель 4, блок 5 умножения, стабили затор 6 тока, интегратор 7, первый и второй блоки 8 и 9 деления, делитель 10 напряжения. Схема предлагаемого устройства позволяет по известнь1м результатам термометрирования тела и температуре среды решить обратную задачу теп лопроводности в случае большой инт енсивности теплообмена. Для этого по границе тела, где идентифицирзпотся граничные условия теплообмена, выделяется слой вполне определенной толщины 5 , термическое сопротивление которого равно О /, где Л - коэффициент теплопроводности материала тела, и на сеточной модели осуществляется зада ние области без упомянутого выше слоя, в результате чего внутреннее термическое сопротивление слоя искусственно вносится в состав внешне го термического сопротивления рав . 5 где ot, - истинное зна 5б+Т ние коэффициента теплоотдачи, которое подлежит определению, а обф-некоторое- фиктивное значение коэффициента теплоотдачи. Устрор1ство работает следующим образом. Сигнал из узловой точки пассивной модели 1 поступает на один вход блока 2 сравнения, на другой ЕХОД которого подается напряжение с делителя 10 напряжения, пропорциональное значению температуры в соответствующей точке моделируемого тела. С выхода блока 2 сигнал рассогласования поступает на вход интегратора 7, с выхода которого сигнал, пропорциональный oCqj, поступает на входы блока 8 деления и блока 5 умножения. В блоке 5 умножения сигнал, пропорциональный оСф, умножается на выходной сигнал блока 3, пропорциональный разности сигналов, соответствующих температурам среды Т и -граничной точки Т. Сигнал с .блока 5 через стабилизатор 6 тока поступает в граничную точку пассивной модели 1, изменяя распределение потенциалов в пассивной модели 1. При э.том меняется сигнал рассогласования и т.д. Регулирование происходит до тех пор, пока сигнал рассогласования не станет равным нулю, что означает конец решения задачи. Для того, чтобы определить термическое сопротивление-;-, а затем и коэффициент об Otflp единичный сигнал с делителя 10 напряжения подается на один вход блока 8 деления, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный ойф, а с выхода блока 2 де- : ления сигнал, пропорциональный-- I IL поступает на вход сумматора 3, где из него вычитается сигнал, пропорциональный S / 7 и поступивший с делителя 10 напряжений. С выхода дифференциал ного усилителя 3 сигнал, i л t равный - г-, пропорциональньгй внешнему термическому сопротивлению, подается на вход блока 9 деления, на второй вход которого подается единичный сигнал, в результате чего на выходе из блока 9 деления формируется сигнал, пропорциональный искомому коэффициенту теплоотдачи. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет определять большие значения коэффициентов теплоотдачи, , что обеспечивается схемным путем (введением в устройство блоков деления и дифференциального усилител позволяет существенно расширить фу циональные возможности аналоговых I специализированных устройств и,кла решаемых на них задач теории поля. Формула изобретения Устройство для решения обратной дачи теплопроводности, содержащее пассивную модель, первый и второй блоки сравнения, блок умножения, с билизатор тока и делитель напряжения, причем первый выход делителя напряжения соединен с одним входом первого блока сравнения, второй выход делителя напряжения соединен с одним входом второго блока срав- нейия, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выхо которого через стабилизатор тока соединен с граничным узлом пассивной модели, связанным с другим входом второго блока сравнения, а соответствующий узел пассивной модели соединен с другим входом первого блока сравнения, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения класса решаемых задач, в него дополнительно введены интегратор, первьм и второй блоки деления и дифференциалыый усилитель, причем выход первого блока сравнения соединен со входом интегратора, выход которого соединен со вторым входом блокаумножения и с первым входом первого блока деления, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя, выход которого связан с первым входом второго блока деления, выход которого является выходом устройства, а третий выход делителя напряжения соединен со вторьми входами первого и второго блоков деления, четвертый выход делителя напряжения свйзан со вторым входом дифференциального усилителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 297970, кл. G 06 G 7/46, 1969, 2. Авторское свидетельство СССР № 436496, кл. G 06 G 7/48, 1975, 3. Авторское свидетельство СССР К 358706, кл, G 06 G 7/56, .197 (прототип).