Устройство для моделирования физических полей Советский патент 1983 года по МПК G06G7/46 

(k) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ

1

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для решения задач теории поля. Изобретение может быть применено при исследовании физических полей с малыми градиентами.

Известно устройство для решения физических полей, содержащее блок задания граничных условий, сеточную модель .Cl 1Однако такое устройство неэффективно для моделирования полей с малыми градиентами.

Наиболее близкой к изобретению является модель, содержащая блок граничных условий, выход которого подключен к узлам первой сеточной модели и вторую сеточную модель 2.

Недостатком известной модели является недостаточная точность моделирования.

Цель изобретения - повышение точности моделирования.

полей

Указанная цель достигается тем, что в устройство для моделирования физических полей, содержащее блок граничных условий, выход которого подключен к граничным узлам первой сеточной модели, и вторую сеточную модель, введен блок операционных уси; лителей, выходы которого подключены к соответствующим граничным узлам второй сеточной модели, входы блока

10 операционных усилителей соединены соответственно с внутренними узлами первой сеточной модели, расположенными по контуру исследуемой области.

15

На чертеже представлена блок-схема устройства для моделирования физических полей.

Устройство содержит первую сеточ20ную модель 1, граничные узлы 2, контур 3, вторую сеточную модель 4, блок 5 операционных усилителей, операционный усилитель 6, исследуемую область 7, базовые точки бив, блок 9 граничных условий. На сеточной модели 1, по границе . 2 которой заданы граничные условия, выбирают контур 3, который охватывае область 7 искомых перепадов и находится на достаточно близком рассто янии от него, так что перепады напряжения еще хорошо различимы. Эту область моделируют с помощью отдельной сеточной модели k. При этом диапазон изменения граничных условий принимают равным диапазону задания граничных условий на границе 2 сетом ной модели 1. Граничные условия зада ют.таким образом, что максимальному перепаду ставится в соответствие мак симально возможное значение напряжения граничных условий. Величина граничных условий для остальных перепадов определяется с помощью прямой пр порции и.(,) ДУмокс - текущее значение напряжения граничных условии первого рода; максимальное напряжение для задания граничных ус ловий первого рода; перепад напряжений по границе области; максимальный перепад напряжений. Из-за изменения величины масштабного коэффициента К гдейТ перепад физической величинь, значения параметров новой сеточной модели будут другими, хотя шаг может оставаться таким же, как и на сеточной модели 1. Такой метод моделирования реализует некоторое электрическое растягивание исследуемой области модели до максимально возможного диапазона граничных условий. При этом увеличенные, перапады напряжения на сеточной модели l соответствуют тем же перепадам физической величины, ко торые моделируются областью, ограниченной контуром 3. В предлагаемом устройстве для пропорционального уве личения перепадов напряжения по контуру 3 используется блок 5 усилителей, коэффициенты передачи усилителей которого устанавливаются в соответствии с вышеизложенным методом К Ц gv-c JNVOKC 9 04 В этом случае формула (1) будет иметь вид u, к -ли с выходов усилитей напряжения поступают на граничные точки сеточной модели t, Точки, лежащие на контуре 3 и.граничные точки сеточной модели находятся во взаимнооднозначном соответствии. Точки 8 и 8 являются базовыми. Относительно точки 8 на входы усилителей задаются перепады напряжений. Точка 8 соединяется с наименьшим по величине источником задания граничных условий. Так как в большинстве случаев наименьшее значе„ие напряжения для задания граничных условий равно нулю, то точку 8 можно соединить с шиной нулевого потен-, циала. Граничные условия по контуру 2 сеточной модели 1 задаются блоком 9 граничных условий. Благодаря введенному блоку и новым связям между блоками повысилась точность моделирования. . Формула изобретения Устройство для моделирования физических полей, содержащее блок граничных условий, выход которого подключен к граничным узлам первой сеточной модели, и вторую сеточную модуль, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в устройство введен операционных усилителей, выходы которого подключены к соответствующим граничным узлам второй сеточной-модели, входы блока операционных усилителей соединены соответственно с внутренними узлами первой сеточной модели, расположенными по контуру исследуемой области. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Николаев Н, С. и др. Аналоговая математическая машина УСМ-1 для решения краевых задач уравнений математической физики. М., Машгиз, 1Эб2, с. 235-239. 2,Волынский Б. А, и Булман В,Н. Модели для решения краевых задач. М,, Физматгиз, 1969, с, (прототип) .

If .

71