Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА I. Предмет исследования, методы и средства решения задачи оседания частиц влаги' на поверхности крыла летательного аппарата 14
1.1. Задача оседания частиц влаги на поверхности крыла летательного аппарата. Определение основных параметров оседания 14
1.2. Методы и средства решения задачи оседания частиц влаги на профиле крыла 22
1.3. Задача обтекания воздушным потоком крыла летательного аппарата 26
1.4. Методы и средства определения поля скоростей вокруг профиля крыла 29
Выводы по главе I 41
ГЛАВА П. Специальные вопросы построения гибридной вычислительной системы для исследования оседания частиц влаги на профиле крыла 43
2.1. Методика определения составляющих скоростей и расчета основных параметров оседания с применением гибридной вычислительной системы 43
2.2. Аппроксимация поля скоростей 52
2.3. Обоснование устройств связи ГВС 60
Выводы по главе П 85
ГЛАВА Ш. Построение специализированной гвс для исследования оседания частиц влаги на профиле крыла .. 87
3.1. Аналого-цифровой преобразователь. Схемы согласования и схемы перекодировки. Регистр буферной памяти 87
3,2. Разработка и построение коммутирующего устройства для автоматизированного съема информации с модели 101
3.3, Разработка и построение устройства управления ГВС I0S
3.4. Функционирование ГВС в режиме автоматизированной переработки информации, полученной на модели 121
Выводы по главе Ш 125
ГЛАВА ІУ. Решение задачи освдания частиц влаги на профиле крыла с применением разработанной ГВС 127
4.1. Моделирование поля скоростей на электропроводной бумаге 128
4.2. Разработка алгоритма и комплекса программ для организации вычислений составляющих скоростей 132
4.3. Разработка алгоритма и комплекса программ для организации вычислений основных параметров оседания аэрозоля на профиле крыла 136
4.4. Анализ погрешностей решения задач на ГВС 141
Выводы по главе ІУ 144
Заключение 145
Литература 147
Приложение 155
- Методы и средства определения поля скоростей вокруг профиля крыла
- Методика определения составляющих скоростей и расчета основных параметров оседания с применением гибридной вычислительной системы
- Разработка и построение коммутирующего устройства для автоматизированного съема информации с модели
- Разработка алгоритма и комплекса программ для организации вычислений составляющих скоростей
Введение к работе
В "Основных направлениях экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 годе", принятых на ХХУІ съезде КПСС, намечается: ."осуществить меры по значительному снижению дельного расхода топлива за счет рациональной эксплуатации авиационной техники, сокращения потерь горючего, а также повышения экономичности двигателей, улучшения весовых и аэродинамических характеристик самолетов и вертолетов" /I/. Также предусматривается решение проблемы обеспечения высокого уровня регулярности и безопасности полетов.
Решение этих проблем, как правило, связано с проведением исследований, требующих больших объемов инженерных расчетов. В этой связи представляет интерес проблема автоматизации самих расчетов, что в свою очередь, позволило бы, с одной стороны, сократить время решения задач, с другой - проводить исследования более многовариантно.
Решение многих проблем стело возможным благодаря широкому использованию высокопроизводительных средств вычислительной техники и переработки информации. Наличие задач, которые не могут быть достаточно эффективно решены только на ЦВМ или АШ, привело к появлению и развитию средств гибридной вычислительной техники и созданию специализированных вычислительных систем и комплексов, ориентированных на решение класса задач или отдельной задачи. Это позволяет более рационально подойти к вопросу использования аналоговой и цифровой вычислительной техники в комплексе /15,20,34,47,54/.
Одной из основных проблем на всех этапах развития авиационного транспорта является обеспечение безопасности полетов
5 в сложных метеорологических условиях /28,38,43/.
Многолетний опыт эксплуатации авиационной техники свидетельствует о том, что обледенение несущих поверхностей ЛА составляет существенный процент тяжелых аварийных ситуаций при полетах в сложных метеорологических условиях, И хотя в настоящее время вопрос обледенения изучен, выработаны критерии оценок, разработаны способы и средства борьбы с ними, проблема защиты от обледенения остается актуальной. Имеющиеся системы и средства защиты от обледенения еще недостаточно экономичны и, более того, не являются эффективными в экстремальных условиях полета /37,65,66,72/,
Основное место среди способов защиты от обледенения в настоящее время занимает тепловой /38,68/, Но этот способ защиты требует отбора мощности от основных двигателей в размерах, порой ухудшающих летные характеристики ЛА, Кроме того, летные характеристики ухудшаются еше и от собственно обледенения несущих поверхностей. Отложение льда на них нарушает процессы обтекания, в результате чего ухудшаются устойчивость и управляемость, уменьшается подъемная сила, растет сопротивление несущих поверхностей, уменьшается критический угол атаки /28,38,68,69,75/.
Разработка экономичных систем противообледенительной защиты (ПОЗ), обеспечивающих эффективную защиту поверхностей летательного аппарата и бортовых изделий, имеющих выход наружу, позволит решить проблему обеспечения безопасности и регулярности полетов в сложных метеорологических условиях. В настоящее время работы в этом направлении проводятся как в ведущих организациях МАП (ЛИИ,ЦАГИ и конструкторских бюро), так и МГА (ГосНИИ ГА, КНИГА, РИИГА, ШИГА). Основными вопросами исследования при создании систем ПОЗ являются условия,
при которых возможно обледенение. Они определяются, в свою очередь, формой льда, образующегося не поверхностях конструкций М, параметрами противообледенителя и эффективностью рабО' ты системы. Довольно сложным процессом характеризуется теплообмен на защищаемых от обледенения поверхностях НА при полете последнего в аэрозольном облаке. Тепловой пограничный слой, образуемый теплом, подводимым к поверхностям от системы ПОЗ, динамический пограничный слой, возникающий при обтекании поверхности потоком, и растекающаяся по поверхности под воздействием гидродинамических сил жидкая пленка - все это вместе взятое составляет сложную физическую картину структуры обледенения /68,69/. Параметры, образующие структуру обледенения, являются исходными для определения характеристик противообледенителя. Расчет же этих параметров составляет предмет так называемой "внешней задачи", представляющей в свою очередь ряд частных задач. К ним относятся:
расчет поля воздушных скоростей обтекания ЛА в целом или элементов конструкций, подлежащих защите от обледенения;
расчет зоны оседания влаги (льда) и локального коэффициента оседания, характеризующего интенсивность указанного процесса;
расчет характеристик водяной пленки, появляющейся на поверхности в зоне оседания;
расчет характеристик динамического и теплового пограничного слоя на защищаемой поверхности.
При исследовании средств защиты от обледенения и выборе наилучших режимов работы систем ПОЗ большое место отводится вопросу изучения механизма образования льда и его формы на подвергающихся обледенению поверхностях. Решение указанной проблемы ищется по нескольким направлениям. К основным следу-
7 ет отнести проведение исследований путем:
математического моделирования;
моделирования аналогиями;
физического моделирования;
натурного испытания.
Каждое из указанных направлений в отдельности не является исчерпывающим, а потому решение указанной проблемы осуществляется на основе комплексного использования методов и средств, дальнейшее развитие которых является важной научно-технической задачей. Следует отметить, что в настоящее время большое развитие получило направление исследования указанной проблемы путем моделирования, как наиболее выгодно отличающееся от других направлений на этапах эскизного и рабочего проектирования системы /25,64,73/. Предпочтительность моделирования аналогиями заключается в полной безопасности проведения эксперимента, в сравнительно малых аппаратурных и временных затратах, доступно более широкому кругу исследователей.
Цель работы заключается в разработке принципов связи аналоговой моделирующей установки с ЦВМ, с целью повышения производительности и расширения возможностей их отдельно взятых при решении задач математической физики. Эффективность объединения установки типа ЭГДА. и ЦВМ в ГВС показана на примере расчета основных параметров системы ПОЗ ЛА.
Программа достижения ее может быть сформулирована в виде ряда пунктов, основными среди которых являются:
разработка принципов построения специализированной ГВС на базе установки типа ЭГДА и ЦВМ для решения указанных задач;
разработка математического обеспечения ГВС для решаемых задач;
разработка устройств связи и преобразования формы представления информации в системе ЭГДА-ЦВМ;
построение макетного варианта ГВС;
решение с использованием ГВС задач по расчету поля скоростей вокруг профиля крыла ЛА и интенсивности оседания частиц влаги на нем;
оценка эффективности применения специализированной ГВС в исследованиях, проводимых при создании противообледе-ыительной защиты ЛА;
внедрение результатов разработок в инженерную практику.
для решения поставленных в диссертационной работе вопросов были рассмотрены существующие методы и средства решения указанных задач аэродинамики, а также проанализированы возможные пути усовершенствования их на базе современных достижений в области вычислительной техники.
В последние годы широкое развитие получили ГВС, значительный вклад в развитие которых внесли ученые нашей страны: С.А.Гинзбург, Г.И.Грездов, Э.И.Гитис, Б.Я.Коган, Э.В.Евреинов, А.И.Кондалев, Л.А.Коздоба, И.Д.Коноплев, В.Н.Малиновский, Г.Е.Пухов, Г.М.Петров, В.И.Панчишин, В.Б.Смолов, А.Е.Степанов, А.П.Спалвинь, зарубежные ученые: Д.Бекки, УДарплюс, Г.Корн и др.
При выполнении работы были использованы известные теории коммутации, преобразования форм информации и конечных автоматов, приближения функций и дифференциальных уравнений в частных производных, применялись численные методы решения обыкновенных дифференциальных и алгебраических уравнений.
Для решения контрольных задач использовались интегратор электрогидродинамической аналогии типа ЭГДА-9/60 и современные ЦВМ. Разработка специализированной ГВС сопровождалась макети-
рованием. Результаты расчетов, полученные при решении задач на ГВС, сравнивались с экспериментальными данными.
Основные результаты работыt
Основным результатом работы является принцип построения ГВС и методика организации вычислительных процессов в системе электропроводная среда - ЦВМ. Результаты работы представляют теоретическую и практическую ценность для развития специализированных ГВС, нацеленных на класс задач аэродинамики, а также и других задач, решаемых на интеграторах с различными моделирующими средами, и требующих автоматизированного съема и регистрации больших объемов результатов. Кроме того сделано следующее.
Показана целесообразность создания и перспективность применения специализированной ГВС на базе аналогового устройства (например, интегратора типа ЭГДА) и ЦВМ, предназначенной для математического моделирования оседания частиц влаги на профиле крыла при полете ЛА в аэрозольном облаке. Отмечается при этом повышение эффективности совместного применения ЭГДА и ЦВМ за счет автоматизации проводимых расчетов.
Предложена методика расчета составляющих скоростей на основании результатов моделирования на установке типа ЭГДА обтекания профиля воздушным потоком, позволяющая автоматизировать процесс измерения составляющих скоростей, преобразования их в цифровой код и передачи на ЦВМ.
Предложена методика приближения поля скоростей, которая позволяет на основании значений скоростей, измеренных . на модели :, вычислять значения их в любой точке области решения.
Разработан и построен макет специализированной ГВС
для математического моделирования оседания частиц влаги на профиле крыла при полете ЛА в аэрозольной среде.
5. Разработаны методики и алгоритмы расчета зоны оседа
ния и локального коэффициента оседания капель на профиле кры
ла ЛА с использованием ГВС.
6. Разработанные при непосредственном участии автора
способы: объеденения ЭГДА и ЦВМ в ГВС и практического использо
вания ее в исследованиях самолетных систем ПОЗ внедрены на
предприятиях л/я А-3395 и ММЗ "Опыт" имени А.Н.Туполева. Отме
чается положительный эффект от внедрения.
Результаты научных исследований получены при выполнении научно-исследовательской работы по плану МГА (тема 75 0545 22), выполняемой по заказу ГосНИИ ГА, и использовались при выполне- . нии научно-исследовательской работы (тема 45к-75а) в Киевском институте инженеров гражданской авиации. Практические результаты подтвердили правильность подхода к созданию специализированной ГВС для решения класса задач, рассматриваемого в предлагаемой работе.
Представляемая работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографии и приложения.
В первой главе рассмотрена постановка задачи оседания частиц влаги на поверхности крыла при полете ЛА в аэрозольной среде и задачи определения поля скоростей вокруг профиля ЛА, обтекаемого воздушным потоком.
Приведена сравнительная оценка существующих методов и средств решения поставленных задач. Отмечено широкое развитие направления исследования проблемы расчета основных параметров оседания по методике построения траекторий движения капель. При расчете параметров оседания по указанной методике задача расщепляется на две: определение составляющих скоростей и
решение уравнений движения капель для построения их траекторий, на основании которых затем расчитываются основные параметры оседания. Решать эти задачи нужно одновременно, что связано с определенной сложностью. Отмечена сложность и трудоемкость расчета составляющих скоростей при использовании результатов моделирования поля на установке ЭГДА.
Показана эффективность решения задачи определения поля воздушных скоростей вокруг профиля путем моделирования на сплошных средах, а решение задачи построения траекторий движения капель и расчета на их основании основных параметров оседания - на ЦВМ. Обоснована целесообразность применения специализированной ГВС.
Во второй главе рассмотрены специальные вопросы построения ГВС для решения поставленных задач.
Предложена методика расчета составляющих воздушных скоростей на основании результатов моделирования на ЭГДА. Показана возможность автоматизации процесса расчета составляющих, съема и передачи их в ЦВМ.
Предложена методика приближения составляющих воздушных скоростей на основании значений их, снятых с электропроводной бумаги, позволяющая вычислять значения составляющих воздушных скоростей в любой точке области решения.
Приведены структурная схема специализированной ГВС на базе электропроводная среда - ЦВМ и этапы решения задачи исследования систем ПОЗ с использованием ее. Обоснованы технические условия на устройства, составляющие ГВС, и приведен сравнительный анализ их. Предложена модернизация установки ЭГДА-9/60 и разработано коммутирующее устройство.
В третьей главе рассмотрены вопросы построения макетного варианта ГВС. В соответствии с требования-
12 ми и теоретическими выкладками, приведенными во второй главе, осуществлена практическая реализация и проверка работоспособности устройств, составляющих ГВС. Приведены схемные решения, по которым изготовлены устройства, такие как коммутирующее, регистр буферной памяти, схемы перекодировки и согласования, устройство управления выводом, а также дано описание их работы. Приведено описание работы ГВС в режиме автоматизированного съема аналоговой величины с электропроводной бумаги, преобразования ее в цифровой код и регистрации на перфоленте.
Результаты испытаний макетного варианта ГВС подтвердили правильность полонений, взятых за основу при создании ее.
В четвертой главе рассматриваются вопросы решения задачи оседания частиц влаги на профиле крыла ЛА с применением ГВС. Приведена техника моделирования поля скоростей вокруг профиля. Результаты моделирования, снятые с области решения, передавались в ЦВМ. На ЦВМ решались частные задачи:
статистической обработки результатов эксперимента;
аппроксимации поля скоростей;
расчета траекторий движения капель;
расчета основных параметров оседания капель. Дана оценка полученных результатов решения.
В приложении представлены акты внедрения разработок и программы расчетов на ЦВМ.
Аппробация. Основные результаты работы обсуждались и получили одобрение на:
III Всесоюзном семинаре по Гибридной вычислительной технике, г.Житомир, 1973 г.;
республиканских семинарах "Гибридные вычислительные машины и комплексы", г.Житомир, 1974 г., г.Одесса, 1976 г.;
республиканском семинаре "Методы и средства решения краевых задач", г.Рига, 1978 г,;
ІУ Всесоюзной конференции "Однородные вычислительные системы и среды? г.Киев, 1975 г.;
Всесоюзной научно-технической конференции "Применение машинных методов для решения инженерных задач теории поля", г.Харьков, 1976 г.;
I Всесоюзной научно-технической конференции "Безопасность полета в условиях опасных внешних воздействий", г.Киев, 1981 г.;
научных семинарах "Математическое моделирование на сплошных и дискретных средах" института Математики АН УССР, г.Киев, 1975-1977 г.г.
Публикации . Материалы диссертации нашли свое отражение в девяти печатных работах /7,8,9,10,11,12,60,61, 62/, четыре из которых выполнены лично автором.
Методы и средства определения поля скоростей вокруг профиля крыла
Решение задачи определения поля скорости вокруг профиля крыла, обтекаемого воздушным потоком, осуществляется различными путями, базирующимися на современных достижениях аэродинамики в области математических расчетов и физических экспериментов. Создание объектов аэродинамики требует комплексного подхода, включающего в себя математическое моделирование, моделирование аналогиями, продувки в аэродинамических трубах и натурные испытания в воздухе. Модели, полученные на основе математического моделирования и моделирования аналогиями, отобранные по определенным критериям, подвергаются продувкам в аэродинамических трубах, а затем уже натурным испытаниям. Таков примерный путь создания объектов аэродинамики /64/«
При решении задачи определения поля скоростей на основе необходимых продувок в трубах для удешевления последних дополнительная информация может быть получена из результатов моделирования аналогиями и математического моделирования,. Математическое моделирование базируется на сочетании аналитических и численных методов расчета, которые также используются при решении указанной задачи моделированием аналогиями и с помощью продувок в аэродинамических трубах. Такая необходимая связь методов и средств, наблюдаемая при расчете поля воздушных скоростей , дополняет друг друга и позволяет комплексно решить задачу. Решить эффективно задачу каким-либо одним из указанных средств не удается, так как каждый из них содержит существенные недостатки.
Распространенным направлением определения поля воздушных скоростей является методика расчета ее на основании результатов экспериментов проводимых в аэродинамических трубах. В результате продувки профиля в трубе вокруг него может быть построена эпюра распределения давления, на основании которой можно затем расчитать местные скорости на профиле, но не в зоне перед носком его, где как раз и необходимо вести построение траекторий движения капель /68/. Для использования результатов продувок в этом случае необходимы дополнительные приемы и расчеты. Кроме того, при продувках профилей в аэродинамических трубах не удается в полной мере обеспечить критерии подобия как между моделью и натурой, так и между воздушными потоками /38/, а проведение самих экспериментов сопряжено с определенной сложностью и требует больших затрат средств и времени.
В настоящее время широкое развитие получила методика расчета местных скоростей на профиле, основанная на использовании метода преобразования области задания функции (метода конформных отображений)/42/. На основании поля скоростей, расчитанного по указанной методике, произведены расчеты основных параметров оседания некоторых профилей Н.Е.Жуковского, /V/\0/4/68/. Но при отображении области,внешней к профилю, на область, внешнюю к окружности, существенно возрастает число членов ряда отображающей функции и время счета для профилей с большой кривизной, т.е. с такай,какую имеют реальные профили /39/.
Более эффективными методами расчета поля скоростей на сегодня являются метод вихревого слоя и комбинированные методы, сочетающие преимущества метода конформных отображений и метода вихревого слоя, разработанные Г.А.Павловцом и А.А.Блынской и получившие дальнейшее развитие в работах ряда авторов /39/. Относительно новым, позволяющим производить расчеты для профиля произвольно заданного контура, является панельный метод /IV- Все указанные методы, взаимно дополняющие друг друга, позволяют решать задачу обтекания профиля плоским потоком несжимаемой жидкости, но при этом требуют большого объема вычислительных работ на ЦВМ, так как приходится решать уравнения в частных производных для сложных областей.
Задача определения поля скорости может быть решена путем моделирования аналогиями. Однако методы аналогий позволяют моделировать (и это является их недостатком) лишь потенциальнов обтекание несжимаемой жидкости, а поэтому результаты моделирования несколько отличаются от действительных. Отмеченный недостаток проявляется при обтекании профиля воздушным потоком лишь в зоне пограничного слоя, толщина которого вблизи критической точки порядка нескольких миллиметров. По этой причине для задачи оседания частиц влаги на профиле проявление указанного недостатка несущественно. У капли, достигшей пограничного слоя, при прохождении последнего нет возможности существенно изменить траекторию движения. Отметим также, что системы защиты ЛА от обледенения, наряду с другими самолетными системами, при проектировании проходят этап моделирования аналогиями /64/ Относительная простота и дешевизна проведения опытов на моделирующих установках позволяют проводить их для большего количества моделей по сравнению с продувками в трубах.
Методика определения составляющих скоростей и расчета основных параметров оседания с применением гибридной вычислительной системы
По построенной в процессе моделирования на ЭГДА "гидродинамической" сетке течения расчет составляющих Vy и Vy скоростей по формулам (1.28) сложен из-за того, что требует построения и измерения отрезков ДХ и ДУ (см.рис.1.4), а потому неудобен для автоматизации.
В работе предлагается методика для расчета составляющих скоростей /9,62/. По этой методике отпадает необходимость построения "гидродинамической" сетки, а также построения и измерения отрезков АЗС и А У . Чтобы не производить указанных построений, необходимо область решения, полученного в результате моделирования на электропроводной бумаге, покрыть прямоугольной сеткой, а расчет составляющих Vx и Vy скоростей свести к измерению электрических величин меж у фиксированными узлами сетки в направлениях осей ОХ и 0Y
Расчетные формулы для определения приведенных значений составляющих Vx и Vy скоростей можно записать в виде: где4ЭС0и ДУ0 - соответственно расстояния между узлами сетки (шаги сетки) по осям ОХ и О /вблизи шин; А Чо - разность потенциалов между узлами сетки вблизи шин; ДХ,дУ _ соответственно расстояния между узлами сетки по осям ОХ и ОУ в месте измерения; Д Ч - разность потенциалов между узлами сетки в месте измерения. На равномерной сетке ( &ЗС0=&Х ДУ0-ДУ ) формулы (2.1) примут более простой вид:
Определение скоростей \ и Vy по формулам (2.2) сводится к измерению только разностей потенциалов ДЧ Х и Д фу , а Л Ч 0 постоянная для решаемой задачи, потому измеряется один раз и в дальнейших расчетах используется как коэффициент, как, впрочем, и скорость невозмущенного потока V0 .
Измерение разностей потенциалов Д Ч и Д Фу для вычисления составляющих 1 и 1/у скоростей по формулам (2.2) можно автоматизировать, для этого достаточно подключать узлы сетки в нужном порядке к входу измерительного прибора. Для определения составляющих воздушных скоростей отпадает необходимость построения "гидродинамической" сетки течения, а процесс моделирования задачи на электропроводной бумаге упрощается.
Теперь при моделировании "обращенной" задачи (аналогия В) достаточно построить (определить) с помощью измерительного прибора установки ЗГДА участок линии тока Ч в области задней критической точки, отвечающей постулату Чаплыгина-Жуковского, и несколько линий равного тока для построения экви-потенциали, по которой производится разрез модели с целью приведения двухсвязной области решения К 0ДН0СБЯЗН0Й (см, рис.1.2 пунктирные линии).
На втором этапе моделирования при решении "прямой" задачи (аналогия А) для того, чтобы подобрать циркуляцию, отвечающую постулату Чаплыгина-Жуковского, достаточно построить линию равного потенциала / = (р , проходящую через заднюю критическую точку (см.рис.1.3 пунктирные линии), На этом процесс моделирования заканчивается.
В результате моделирования на области, выделенной из электропроводной бумаги, получаем решение, представляющее собой поле скоростей. Составляющие Vx и Уу скоростей необходимо вычислять по формулам (2.2), преобразовать в цифровой эквивалент и передать в ЦВМ.
На ЦВМ, используя значения составляющих \/х и Vy скоростей,не обходимо решать задачу построения траекторий капель (I.I8) и вести расчет основных параметров оседания (I.I), (1.2) и (1.3).
Разработка и построение коммутирующего устройства для автоматизированного съема информации с модели
. Разработка и построение коммутирующего устройства для автоматизированного съема информации с модели Вариант КУ, описанного в 2.3, выполнен на герконах типа РЛ-І со следующими паспортными данными:
- рабочее напряжение управляющей обмотки 4 + й»? В,
- ток срабатывания 18 32 мА,
- ток через контакты 5 10 2,5-Ю"1 А при напряжении 5-Ю"2 30 В,
- сопротивление между контактами при токе 10 мА и напряжении 6 В не более 0,3 Ом,
- сопротивление обмотки управления 90 Ом,
- напряжение срабатывания 3 В,
- напряжение отпускания 0,4 В,
- рабочий ток обмотки управления 38 50 мА,
- частота коммутации І/сек 100.
Схема устройства управления ЮГ представлена регистром выборки столбцов (Рг стб.) на рис.3.5 и регистром выборки строк (Рг стр.) на рис.3.6. Для их изготовления использованы типовые ячейки /67/, которые обусловили их парофазное исполнение. Все рассуждения по работе КУ, с целью общности, ведутся для Рг стб. разрядности /? , а Рг стр. разрядности IV В макетном варианте ТІ = 37, /77= 19.
Работа КУ условно представлена двумя этапами А и В. На этапе А осуществляется последовательный опрос обрабатываемого поля для коммутации пар узлов в направлении оси X, а на этапе В - в направлении оси У, начиная со стороны младших разрядов сдвигающих регистров.
Начинается работа КУ с установки его в исходное состояние этапа А. При нажатии кнопки "Начало работы" (см.рис.3.5 и 3.6) импульс от генератора одиночных импульсов ГОЙ поступает на нулевые входы всех триггеров регистров, связанных общей управляющей шиной, и устанавливает их в состояние "О". Этот же сигнал с некоторым запаздыванием в линии задержки ЛЗ 2 и усиленный усилителем УІ, устанавливает ТгІ, Тг2 Рг стб. и
Пришедший первый управляющий сигнал "Сдвиг" на шину сдвига, усиленный усилителем У2, устанавливает в состояние "І" Тг і и Тг 2 Рг стб,, тому есть разрешающие потенциалы соответственно с Тг I и Тг 2 Рг стб. Этот же сигнал "Сдвиг" с некоторым запаздыванием в линии задержки ЛЗ I и усиленный усилителем УЗ, поступает не шину установки выходных триггеров Рг стб. и Рг стр. в "I" или "О" состоянии. Триггеры установятся в состояния в зависимости от потенциала на соответствующих схемах "И", установленных на их входах. Они таковы, что содержимое Рг стб. сдвинется на один разряд в сторону старшего. Состояние Рг стб. поменяется таким образом: ТгІ состояние "I" изменит на "О", состояние Тг2 Подтвердится, состояние ТгЗ изменится, из "О" на "I". Состояние Рг стр. по сигналу "Сдвиг" не будет изменяться до тех пор, пока не окажутся выбранными два последних разряда Рг стб., что обеспечит его прохождение через схемы ЙІ, ИЛИ I.
В результате действия первого сигнала "Сдвиг" остается выбранной та же первая строка (первый разряд Рг стр.) и второй, третий столбцы (второй и третий разряды Рг стб.). Ском-мутированными окажутся второй и третий узлы в первой строке, т.е. следующая пара точек вдоль оси X.
Каждый из последующих сигналов "Сдвиг" будет таким же образом, как и первый, сдвигать содержимое регистра столбцов на один разряд до тех пор, пока не будет выбран последний П разряд, т.е. пока не окажется скоммутированной последняя пара узлов первой строки.
Переход на коммутацию узлов сетки второй строки произойдет с приходом следующего сигнвла ".Сдвиг", которому теперь есть разрешение на прохождение через схему ИІ. Это разрешение обусловлено потенциалом на выходе схемы И2, который,в пвою очередь, обеспечивается совпадением "I" состояния триггеров П. и /7 - / разрядов Рг стб, и "О" состоянием триггера til - 1 разряда регистра строк, собранных на входе И2. Этот сигнал "Сдвиг" проходит через открытую схему ИІ, схему ИЛИ I и производит установку Рг стб. в первоначальное состояние этапа А, а содержимое Рг стр. сдвигает на один разряд. Сдвиг содержимого Рг стр. происходит по цепям после ИЛИ I. через усилитель У5, ЛЗ 5, усилитель Уб. Установка Рг стб. в состояние этапа А происходит по следующим цепям. После ИЛИ I через схему ИЗ триггера Рг стб. устанавливаются в состояние "О". Тот же сигнал с некоторым запаздыванием в линии задержки ЛЗ 3 и усиленный усилителем У4, устанавливает Тг2 Рг стб. в состояние "I". ТгІ Рг стб. устанавливается в состояние "I" сигналом от усилителя Уб.
Последующие сигналы "Сдвиг" будут сдвигать содержимое Рг стб. до тех пор, пока не будут скоммутированы все пары узг лов во второй строке. Сдвиг содержимого Рг стр. и установка Рг стб. в состояние этапа А, т.е. переход на обработку всех строк продолжается до тех пор, пока не станут скоммутированы два последних узла ( ҐП - строка, П - \ , П - столбцы). На этом цикл работы КУ для коммутации всех пар узлов в направлении оси X заканчивается.
Разработка алгоритма и комплекса программ для организации вычислений составляющих скоростей
Для реализации методик аппроксимации поля скоростей и расчета основных параметров оседания капель на профиле крыла, рассмотренных соответственно в 2.2, 2.1, при использовании предлагаемой ГБС разработано математическое обеспечение. В математическое обеспечение ГБС, кроме отмеченных выше методик и разработанных технических средств, входит программное обеспечение.
Комплекс разработанных программ предназначен для производства расчетов, связанных с решением задач, рассматриваемых в диссертационной работе.
Программное обеспечение ГВС и порядок производства вычислительных работ рассмотрим в два этапа. Первый этап - это расчеты, связанные с аппроксимацией составляющих скоростей. Второй - расчет траекторий движения капель и основных параметров оседания их.
Исходной информацией для этапа аппроксимации составляющих скрростей являются их значения, снятые с модели установки ЭГДА и переданные в ЦВМ. Структурная схема комплекса программ для данного этапа расчетов приведена на рис.4.2.
Ниже дано краткое описание порядка обработки результатов моделирования и назначение подпрограмм, используемых на данном этапе расчетов. Тексты подпрограмм вынесены в приложение.
Программа POS10 служит для задания параметров области решения, на которой производятся последующие расчеты. Для статистической обработки результатов, снятых с модели установки ЭГДА, она вызывает подпрограмму MASSIV, а для отыскания аппроксимирующих полиномов - подпрограмму ONESU6 .
Подпрограмма MASSIV предназначена для ввода исходных значений составляющих V# и Vy скоростей (массивы \fX , VY) и вывода на печать значений этих же скоростей (массив VXX,
у У У) после статистической обработки. Обращается к подпрограмме STAT.
Подпрограмма ST/4T осуществляет статистическую обработку значений скоростей согласно (2.8), (2.9), а полученные в результате такой обработки значения скоростей формирует в массивы VXX , V// . Затем вызывается подпрограмма ONESUВ
Подпрограмма OA/ESU5 осуществляет однообразную обработку всех подобластей (см. 2.2) при отыскании аппроксимирующих полиномов (2.6), (2.7). Для нахождения аппроксимирующих полиномов подпрограмма ONE SUB обращается к подпрограммам MATFOR , FORSR , SYSTEM, ERROR! . Подпрограмма ONESUb формирует массив ТСОЕ , куда заносит коэффициенты полученного полинома. В массивы Л/\/Х , T6EGX и /VVY, ТВ EG У заносятся степень полинома и место коэффициента в массиве ТООЕ соответственно при аппроксимации составляющих Ух и Vy скоростей.
Подпрограмма F OR ММ формирует массив MAXs по наличию значений функций в точках обрабатываемой подобласти. Содержит сведения о количестве формируемых уравнений. Обращается к подпрограмме MAT FOR,
Подпрограмма MAT FOR на основании содержимого массива MAXS формирует:;ыа.ску (массив MASK ). Элементы массива MASK характеризуют наличие (отсутствие) в полиноме члена соответствующей степени. Затем вызывает подпрограмму FORSR , которая на основании маски формирует массивы S и R , определяющие собой соответственно все возможные элементы матрицы системы алгебраических уравнений и вектора правых частей их. На основании массивов S и R подпрограмма MATFOR по маске формирует систему уравнений и для решения ее вызывает подпрограмму s US ТЕМ.
Подпрограмма SUSTЕМ решает систему линейных алгебраических уравнений, а подпрограмма MATFOR переписывает най 136 денные корни в массив СОЕ F . Вызывает подпрограмму frRROKL.
Подпрограмма ERRORI предназначена для проверки качества аппроксимации. Она вычисляет погрешность решения системы уравнений, сравнивает ее с заданной погрешностью, следит за степенью аппроксимирующих полиномов, выдает необходимую диагностику.
