Владимир Петров - Структурный анализ систем

Как было написано раньше — это задача на обнаружение (дефекта в лопатке), которое осуществляется измерением сигнала П 2, поэтому задача и на измерение тоже.

Двойной веполь

Двойной вепольобразуется соединением простых веполей. Схема двойного веполя представлена схемой (3.40)

Задача 3.8. Разлив жидкого металла

Условия задачи

Разлив жидкого металла В 1из ковша В 2осуществляется из донного отверстия (рис. 3.12) под действием гравитации П 1. Вепольная структура данной системы представлена в виде (3.40).

Рис. 3.12. Разлив жидкого металла

Такой разлив осуществляется неравномерно, так как зависит от высоты hстолба жидкого металла (от гидростатического напора). Как сделать разлив равномерным?

Разбор задачи

Чтобы сделать разлив равномерным, необходимо компенсировать действие силы гравитации, т. е. воздействовать еще одним полем П 2 — перейти к двойному веполю (3.42).

Гидростатический напор регулируют высотой hстолба жидкого металла над отверстием разливочного ковша, вращая П 2металл в ковше (рис. 3.13), например, электромагнитным полем 8 8 А. с. 275 331. .

При вращении металла в ковше в зависимости от скорости вращения образуются параболы различной формы (пунктирные линии на рис. 3.13). Максимальная высота h max, когда нет вращения (скорость вращения V o= 0). Максимальной скорости вращения ( V max) должна соответствовать усеченная парабола, когда над отверстием отсутствует металл ( h min= 0) и, следовательно, он не выливается. Таким образом, можно регулировать расход металла через донное отверстие разливочного ковша.

Рис. 3.13. Вращение жидкого металла

Смешанный веполь

Смешанный вепольпредставляет собой сочетание цепного (3.36) и двойного (3.40) веполей или соединение двух двойных веполей (3.40).

Переход от цепного веполя к смешанному показан на схеме (3.43), а переход от двойного к смешанному — на схеме (3.44).

Пример 3.9. Фильтр

Для очистки воздуха в производственных помещениях используют громоздкие фильтры. В вепольном виде это можно представить (3.45).

Где:

В 1 — воздух;

В 2 — пыль;

П 1 — воздушный поток;

В 3 — фильтр.

Это модель внутреннего комплексного веполя.

Следующий шаг в развитии систем очистки воздуха — это использование циклона (рис. 3.14). В циклоне загрязненный воздух раскручивается с большой скоростью, частички пыли, висящие в воздухе, отбрасываются к стенкам за счет центробежных сил , ударяются о них и падают в пылесборник.

Рис. 5.10. Циклон

В этом решении использован двойной веполь , по схеме (3.40).

Где:

В 1 — воздух;

В 2 — пыль;

П 1 — воздушный поток;

П 2 — центробежные силы.

Можно усовершенствовать это решение.

Недостаток рассмотренного циклона состоит в том, что мелкая пыль не долетает до пылесборника, а оседает на стенках вытяжной трубы (вытяжки). Поэтому приходится циклон время от времени останавливать и чистить трубу.

Попробуем перейти к смешанному веполю (3.43), т. е. добавим П 3, воздействующее на В 2,генерирующее поле П 4, которое действует на пыль В 2(3.47).

Чтобы пыль не засоряла вытяжку, всю трубу превратили в электрод — полый цилиндр из металла, утыканный иголками, располагающимися на выходе трубы. На электрод подается электрическое поле , которое отталкивает пыль от вытяжной трубы (рис. 3.15). Таким образом, пыль оказывается в пылесборнике.

Где:

В 1 — воздух;

В 2 — пыль;

П 1 — воздушный поток;

П 2 — центробежные силы;

П 3 — электрическое поле;

В 4 — иголочки на трубе;

П 4 — статическое электричество (электрическое поле).

Рис. 3.15. Электрофильтр (коническая часть циклона — рис. 3.14)

Довольно значительный класс задач связан с нежелательным эффектом, представляющим собой вредную связь вещества с веществом , поля с веществом или вредное воздействие полей .

Устранение вредных связей осуществляется с помощью определенных закономерностей (см. рис. 4.1 — 4.3):

1.Вредная связь между веществами(рис. 4.1):

— введением третьего вещества В 3 — схема (4.1);

— введением третьего вещества В 3,которое является видоизменением имеющихся веществ В 1и В 2( В 3=В ' 1, В ' 2) или самими веществами ( В 3=В 1, В 2) — схема (4.4);

— введением третьего вещества В 3=В ' 1, В ' 2 ( В 3=В 1, В 2) и поля П 2, которое воздействуя на В 1или В 2видоизменяет его В 1 »или В 2 » — схема (4.5);

2.Вредная связь между полем и веществам(рис. 4.2):

— «оттягивание» вредного действия — схема (4.7);

— введением второго поля П 2 — схема (4.8);

— введением третьего вещества В 3, которое генерирует П 2 — схема (4.11);

— введением третьего вещества В 3, которое генерирует П 2под воздействием П 3 — схема (4.13).

3.Вредная связь между веществом и полем(рис. 4.3). Управление выходным полем:

— введением дополнительных вещества В 2и поля П 2 — схемы (4.16) — (4.18);

— заменой имеющегося вещества В 1на В 2и введением дополнительного поля П 3, которое управляет выходным полем П 2 — схемы (4.20) — (4.21);

Рис. 4.1. Тенденция устранения вредных связей между веществами

Рис. 4.2. Тенденция устранения вредных связей полем и веществом

Рис. 4.3. Тенденция устранения вредных связей полем и веществом

Цель третьей группы управлять выходным полем П 2.

Устранениевредных связей в системе производится введением между веществами В1и В2 постороннего третьего вещества В3.

Это описывается схемой (4.1):

Вводимое вещество В 3может быть на макро-и микроуровне.

Задача 4.9. Подводные крылья

Условия задачи

При движении судна на подводных крыльях, на крыле, вследствие кавитации 9 9 Кавита́ция (от лат. Cavita — пустота) — процесс парообразования и последующего схлопывания пузырьков пара с одновременным конденсированием пара в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами, образование в жидкости полостей (кавитационных пузырьков, или каверн), заполненных паром самой жидкости. — Материал из Википедии. , происходит эрозия (разъедание материала), образуются каверны и крыло теряет свою эффективность (рис. 4.4).