Моделирования граничных

Основы моделирования физических явлений. Существование подобия физических явлений значительно упрощает и облегчает экспериментальные исследования, давая возможность заменить изучение процесса, протекающего в образце, изучением его на модели, имеющей другие размеры и работающей при других условиях (температуре, давлении, скорости и т. п.), более удобных для эксперимента. Условия моделирования, т. е. условия, которым должна удовлетворять модель и процесс, протекающий в ней, даются теорией подобия. В соответствии с теорией подобия для того, чтобы результаты иссле-

В разработках может быть применено множество рациональных методов проектирования и конструирования, улучшающих качество разрабатываемого изделия и конструкторскую документацию на него, а также увеличивающих производительность конструкторского труда, например: стадийный метод проектирования согласно ГОСТ 2.103—68; метод конструктивной преемственности, т. е. использование ранее разработанных деталей, узлов, механизмов; составляются карточки преемственности; метод применения типовых решений и типов проектов; принцип группового проектирования, который заключается в разработке целого комплекса (ряда, семейства, гаммы, группы исполнений или модификаций) конструктивно подобных изделий многоцелевого назначения; использование метода взаимозаменяемости при разработке вариантов, когда достигается монтажная взаимозаменяемость узла; макетный метод проектирования, когда макеты воспроизводят отдельные, интересующие конструктора элементы и производится их экспериментальная проверка; метод математического моделирования физических процессов, ускоряющий выбор оптимального варианта; метод поэлементного анализа, когда детали изделия условно делятся на отдельные конструктивные элементы или показатели: размеры, допуски, материал, шероховатость поверхности, термообработка и т. п. Каж-

Если пойти по наиболее логичному пути и для моделирования физических нелинеиностеи использовать электрические нелинейности, то можно исключить процесс последовательных приближений и решать задачу в один прием. Для этого необходимо отойти от традиционного способа моделирования внешнего термического сопротивления с помощью линейных омических сопротивлений.

Значительную роль в развитии теории и практики электрического моделирования физических явлений сыграли академики Н. Н. Павловский, А. Н. Крылов, Г. М. Кржижановский, М. В. Кирпичев, Н. Г. Бруевич, а также С. А. Гершгорин, Д. Ю. Панов, Л. И. Гутенмахер, В. С. Лукьянов, Л. А. Люстер-ник, Н. В. Корольков и др.

При решении прикладных задач в гидромеханике широко применяются методы моделирования физических процессов. Суть этих методов заключается в том, что при расчете конкретной гидравлической системы используются закономерности, полученные ранее при изучении (или экспериментальном исследовании) подобных процессов в других гидросистемах.

Фроловым, Паниным и др. [423] развиты подходы для компьютерного моделирования процессов деформации и разрушения с учетом волновой природы пластической деформации [137]. Это служит основой для моделирования физических процессов в современных технологиях на различных масштабных уровнях.

Части стандарта STEP, как отмечалось выше, регламентируют логическую структуру электронной базы, но не определяют вопросы взаимодействия различных CAD — систем, осуществляющих функции наполнения, распространения и физического хранения данных в процессе проектных исследований, выполняемых, например, на ранних этапах разработки изделия (эскизный проект). На указанных этапах, в соответствии с рассмотренным в первой главе маршрутом сквозного автоматизированного проектирования РЭС, с использованием известной методики моделирования физических процессов с помощью системы «АСОНИКА» необходимо выполнить набор проектных процедур средствами CAD-систем. При этом методология таких исследований должна интегрироваться с принципами С4^5*-технологий.

Вся информация по результатам работ подсистем «АСОНИКА-Э и «АСОНИКА-ТМ» передается в подсистему «АСОНИКА-К» с использованием соответствующих интерфейсов связи. Расчет показателей надежности РЭС проводится, таким образом, на основе моделирования физических процессов в аппаратуре. Полученные в результате моделирования электрических и тепловых процессов в РЭС токи через р-n переходы полупроводниковых приборов, функции чувствительности выходных характеристик РЭС к изменению параметров ЭРИ и температур на ЭРИ используются в модели надежности РЭС для исследования стабильности выходных характеристик аппаратуры, а значения коэффициентов электрической нагрузки ЭРИ, температур на ЭРИ и ускорений ЭРИ - для исследования показателей безотказности РЭС.

Подсистема «Пилот» предназначена для поискового проектирования РЭС с использованием принципов макромоделирования электрических, тепловых, аэродинамических и механических процессов в РЭС, а также для изучения вопросов комплексного математического моделирования физических процессов в РЭС. Последняя функция необходима для подготовки специалистов и инженерно-технических работников системным принципам проектирования РЭС и вопросам математического моделирования разнородных физических процессов в РЭС.

Процесс комплексного моделирования физических процессов в РЭС при помощи подсистемы «Пилот» осуществляется средствами системного планировщика системы «АСОНИКА». Планировщик формирует план сеанса моделирования, устанавливая в графическом режиме моделей, виды связей между моделями (передаваемые потоки данных) и последовательность анализа моделей, включая итеративные проектные циклы.

Одной из основных задач анализа размерностей является установление количества независимых безразмерных комбинаций, которые могут быть образованы из заданного числа определяющих параметров и искомых величин. Как будет показано впоследствии, с числом независимых безразмерных комбинаций основных параметров тесно связаны условия подобия и моделирования физических явлений.

Основной целью введения векторных единиц длины является расширение возможностей моделирования физических процессов и явлений. Вместе с тем использование данного приема приводит к отказу от геометрического подобия объектов и переходу к моделированию на основе аффинного соответствия модели и натуры. Этот результат может рассматриваться как следствие введения трех независимых единиц измерения длины (трех масштабов длины) для описания пространственных свойств объектов моделирования.

Для определения формы проходящей волны использовались различные аналитические модели и программа расчета волновых движений в двумерных областях. Было проведено сравнение результатов для различных моделей и эксперимента; оказалось, что использованные модели приводят в общем к сходным результатам. Экспериментально установленные скорость первичного возмущения и амплитуда замыкающей волны совпали с найденными теоретически, однако в остальной части волны напряжений полученная в экспериментах скорость нарастания сигнала во времени была меньше расчетной. Это расхождение теории и эксперимента авторы объяснили неадекватностью моделирования граничных условий на том участке поверхности, где возбуждались колебания.

мелевая проволока диаметром 0,51 мм. Для моделирования граничных условий теплообмена использовалась проволока меньшего диаметра, а для моделирования граничных условий внутри каналов — проволока с меньшим сопротивлением, Для определения необхо-

Все узловые точки электромодели выведены на переднюю панель и имеют дополнительный штекерный разъем, состоящий из двух сорокаконтактных разъемов, для подключения к БПГУ. На входе и выходе электромодели установлены граничные сопротивления для моделирования граничных условий.

В гл. VII приведены результаты расчета температурного поля полуограниченного тела методом линеаризации граничных условий. Температурное поле, полученное методом нелинейных сопротивлений, показано на рис. 37. Для моделирования граничных условий [а„ = 11 400 Вт/(м2-град), ав = 5000 Вт/(м2-град); Тг = 1073 К, Т0 = 373 К] были применены так же, как и при решении задачи для пластины, универсальные нелинейные элементы в транзисторном исполнении.

Рис. 39. Схема следящей системы для моделирования граничных условий III рода.

О способах моделирования граничных условий в этом параграфе речь не идет, так как при решении этой задачи они ничем не отличаются от рассмотренных выше.

Что касается задачи с тепловыми источниками, то устройство для ее решения приводится в параграфе 7 данной главы. Во всех остальных параграфах, которые, в принципе, посвящены разработке устройств для моделирования граничных условий, считается для простоты, что такие источники отсутствуют.

где S — расстояние между осями контактных площадок, к которым подключаются устройства для моделирования граничных условий.

Если в процессе решения задачи может возникнуть ситуация, когда в точке контакта вг < в2, то в устройстве, предназначенном для моделирования граничных условий контактного теплообмена, должен быть обеспечен ввод дополнительного сопротивления между граничными точками моделей, когда вх > 62, и дополнительной э. д. с., когда вх < 62.

Как отмечалось выше, в методе комбинированных схем предполагается для моделирования граничных условий III рода наряду с пассивными моделями использование блоков, работающих по принципу электронного моделирования.

176. Мацевитый Ю. М. Устройство для моделирования граничных условий.— Авт. свид. № 263293. Бюл. изобр., 1970, № 7.