CC BY
6
осуществляется с помощью печатающего устройства «Кон-сул-260.1».
Для обеспечения «открытости» системы для расширения и модернизации в качестве программной среды выбран интерпретатор диалогового языка высокого уровня Бейсик. Это позволит путем добавления новых программных блоков настраивать систему на выполнение новых функций. Данные с датчиков передаются в программы на Бейсике с помощью подпрограмм в машинных кодах ЭВМ ДЗ-28. Последние в значительной степени не зависят от используемых приборов, что повышает гибкость САЭ.
Дальнейшее совершенствование системы в отношении повышения быстродействия и настройки на выполнение более сложных функций возможно за счет усложнения программного обеспечения без изменений в аппаратной части.
1. Египко В. М. Организация и проектирование системы автоматизации научно-технических экспериментов. К.: Наук, думха, 1978. 280 с. 2. Ха-запое Б. Н. Интерфейсы измерительных систем. М.: Энергия, 1979. 200 с.
Поступила в редколлегию 15.09.86
УДК 536.21
Ю. Ф. ЗИНЬКОВСКИИ, д-р техн. наук, Е. А. НЕЛИН, канд. техн. наук
ИНЖЕНЕРНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА НЕСТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ПОЛЕЙ ЭЛЕМЕНТОВ РЭА
Высокие уровни микроминиатюризации и быстродействия современной РЭА делают необходимым учет нестационарности тепловых процессов аппаратуры. Аналитическое решение задач нестационарной теплопроводности со сложными граничными условиями и температурозависимыми физическими свойствами радиоматериалов часто встречает непреодолимые трудности. Поэтому, а также в связи с тем, что исходные, данные имеют погрешность порядка десятков процентов, целесообразно развивать приближенные инженерные методы анализа нестационарных температурных полей, в частности на основе метода конечных разностей Шмидта [1, 2].
Метод Шмидта дает простую и наглядную схему расчета, однако применим он лишь в частных случаях одномерного и двумерного температурных полей при температуронезависимых физических свойствах тела. Распространим его на трехмерный случай с температурозависимыми параметрами и внутренними источниками тепла при небольших перепадах температуры, свойственных элементам РЭА.
Разделим тело произвольной формы тремя системами взаимно перпендикулярных плоскостей на элементарные объемы с ребрами, равными Д*. Принимая, что температурные зависимости коэффициента теплопроводности удельной теплоемкости с(£), удельной мощности источников тепла п-го эле-
мента Рп{() являются медленно меняющимися функциям» температуры, воспользуемся аппроксимацией с(7) и Рп(() постоянными, определяемыми для усредненной по объему температуры Т.
В силу теплового баланса алгебраическая сумма тепла, подведенного за время Дт через все грани в п-й элемент, плюс тепло внутренних источников равна количеству тепла, затраченного на изменение его теплосодержания. Отнеся соответствующее количество теплоты к единице площади сечения, перпендикулярного направлению распространения теплоты, имеем
^ ^ЛЛТ + ^ (Т) ДтД ^ = с(Т)у цпх+1 _ (пх) Ах
1
где и,х, 1=1,6 — температуры элементов, смежных по граням с п-м элементом; ¿п,т и /п,т+1 — температуры л-го элемента » моменты времени соответственно т и т+Дт; 7 — плотность материала. Из этого уравнения получим выражения для температур п-го элемента в конце интервала времени Дт
2
tux + [МЛ - 6] tM + <„+Ьт + м (Г)
tn, т+1 = —!--¿Щ- , (1>
где b (t) = Ах21 a (t) Дт, a{t) = Х (t)/c (t) у — коэффициент температу опроводности; At (t) = Рп (t) Ах2/к (i). Выбрав Дт из условия b (Т) = 6, имеем
5
УЧ,
t 1-Д'(Г) (2\ t/i.T+i--g--i--g— ■ W
При таком выборе временного интервала Дт температура элемента в конце его равна сумме среднеарифметической температуры шести смежных элементов плюс уменьшенная в шесть-раз разность температур противоположных граней элемента при передаче от одной из них к другой теплового потока плотностью Рп(Т)Ах. В одномерном и двумерном случаях Ь(Т)=2 и Ь(Т)= 4. При этом первое слагаемое в (2) равно соответственно среднеарифметической температуре двух элементов (слоев), смежных с п-м, и среднеарифметической температуре четырех смежных элементов. Расчет нестационарного теплового-поля в соответствии с (2) достаточно прост и может быть выполнен графически.
В отличие от метода Шмидта, когда Дт = const, в данном случае временной интервал Дт зависит от температуры по закону * определяемому соотношением Дт (Т) — уАх2с (Т)/&% (Т).
Во многих случаях функции %(Т) и с(Т) хорошо аппроксимируются линейными зависимостями: X (Т) = Я,0 [1 + А (Т — То)!» с (Г) = с0 [1 + В (Т — Т0)], где А,0 и с0 — коэффициент теплопровод-
ности и удельная теплоемкость при начальной температуре Т0; А и Б постоянные. С учетом малости А(Т—Т0) и В (Т — Т0) зависимость Лт (Т) также линейна
Ах ** Дт0 [ 1 + (В — А)(Т — То)], (3>
где Дт0 = Ах2/6а0, а0 = %0/с0у — коэффициент температуропроводности при температуре Т0.
Отметим, что в (2) температурные поля, обусловленные подведенным к элементу теплом и внутренним тепловыделением (соответственно первое и второе слагаемое), разделены. Температурное поле без внутренних источников тепла оказывается таким же, как и при температуронезависимых физических свойствах. Соответствующие температурные распределения лишь сдвинуты во времени в зависимости от закона Дт(Г). В-частности, для линейной аппроксимации К(Т) и с(Т) при В— —Л>0 происходит запаздывание, а при В—Л<0 — опережение в формировании соответствующих температурных распределений по сравнению со случаем температуронезависимых физических свойств.
Предлагаемый подход может быть распространен и на анализ нестационарного конвективного теплообмена между телом и окружающей средой.
Соотношения (2) и (3) позволяют достаточно просто (во многих случаях графически) определить нестационарное температурное поле элементов РЭА.
1. Краус А. Д. Охлаждение электронного оборудования. Л.: Энергия,, 1971. 248 с. 2. Михеев М. А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977. 344 с.
Поступила в редколлегию 15.09.86-
УДК 621.397
А. В. КОВАЛЬ, канд. техн. наук, В. В. ОВСЯННИКОВ, мл. науч. сотр.
УСТРОЙСТВО ГЕНЕРАЦИИ СИГНАЛОВ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ МИКРО-ЭВМ
Задача генерации сигналов произвольной формы в настоящее время является весьма актуальной. Наиболее успешно она решается при применении мини- и микро-ЭВМ [2]. Однако современные ЭВМ этого плана не обладают высокой производительностью, что часто не позволяет генерировать сигналы в реальном масштабе времени путем их прямого поточечного расчета. Этот недостаток может быть преодолен путем предварительного расчета сигналов на ЭВМ с обычной производительностью и дальнейшей записью дискретных отсчетов во внешнее
