Диаграммы связей

Формирование поля скоростей происходит под воздействием поступающего в -й элементарны объем ДУ газового потока, энергия которого обозначена на диаграмме связи элементом 8р. Энергия уходящего газового потока обозначена элементом Изменение кинетической энергии газа отображено узлом О и С-элементом, с которыми связаны упругие свойства газового потока. Затраты энергии на сопротивление слоя потоку газа изображены на диаграмме узлом 1 и Л-элементом, который является обобщенным коэффициентом трения. Передача импульса энергии газового потока твердым частицам представлена ТР-элементом с коэффициентом передачи 8р 8р — суммарное лобовое сечение частиц -го элементарного объема. Элемент 1, отображающий инерционные свойства движущегося материала, и 5 -элемент, соответствующий затратам энергии на преодоление силы тяжести с учетом силы Архимеда, объединены единичным узлом. Согласно методике составления уравнений по диаграмме связи аналитическая форма баланса энергии для Д имеет вид [c.231]

Элементы ФХС по функциональным свойствам делятся на три типа элементарные преобразователи энергии инфинитезимальные операторные элементы элементы типа структур слияния—узлы, сочленяющие отдельные составляющие ФХС в единую топологическую структуру — так называемую топологическую структуру связи (ТСС) или диаграмму связи. Основные типы элементов и их классификация приведены в табл. 2. [c.19]

Дано теоретическое обоснование топологического метода описания физико-химических систем, изложена техника построения диаграмм связи для широкого класса объектов химической технологии, описаны машинно-ориентированные алгоритмы обработки информации в виде диаграмм связей, рассмотрены многочисленные примеры применения методики. [c.2]

Одним из приемов системного анализа процессов химической технологии является структурное (топологическое) представление объекта исследования. Излагаемые в монографии принцип декомпозиции сложной системы на ряд взаимосвязанных подсистем, блоков и элементов, эвристические алгоритмы перевода физикохимической информации на язык топологических структур, понятие операционной причинности эффектов и явлений, правила распределения знаков на связах элементов, формально-логичес-кие приемы совмещения эффектов различной физико-химической природы в локальном объеме аппарата, правила объединения отдельных блоков и элементов в единую связную топологическую структуру системы — все эти приемы и методы в целом составляют единую методологию построения математической модели химико-технологического процесса в виде так называемых диаграмм связи. [c.4]

Топологический принцип формализации процедур системного анализа, положенный в основу развиваемого в книге подхода, существенно базируется на математическом аппарате теории графов, который, как показала практика системных исследований, оказался весьма эффективным как на уровне больших ХТС [6, 7], так и на уровне электрических, электромеханических и отдельных видов термодинамических систем [15, 45, 46]. В последнем случае особенно удобным является язык диаграмм связи, в основе которого лежит понятие диссипации энергии [3, 4, 45, 46]. Из дальнейшего изложения будет видно, что специфика объектов химической технологии как ФХС оказывает существенное влияние на рабочий математический аппарат диаграмм связи вводятся новые элементы, процедуры и понятия обосновываются специфические диаграммные фрагменты типичных подсистем ФХС определяются новые типы структур слияния, отражающие характер совмещения потоков субстанций в локальной точке пространства вводятся новые понятия локальных и глобальных диаграмм связи и т. п. Поэтому предлагаемую монографию следует рассматривать как новую методологию анализа специфических объектов — ФХС на основе их структурного (топологического) представления. [c.15]

Кроме того, -элемент играет важную вспомогательную роль при согласовании операционных причинно-следственных отношений на связях диаграмм, при построении непротиворечивых сигнал-связных диаграмм, при выполнении эквивалентных преобразований диаграмм связи. Диаграммные комбинации с применением ОУ-элементов позволяют строить эквивалентные диаграммы различной структуры. Например, два последовательно включенных гиратора [c.44]

Представление с помощью диаграмм связей процессов, распределенных в пространстве, требует введения новой формы е- и /-переменных, физических характеристик скалярных, векторных или тензорных полей, а также специфической формы обобщенного импульса и заряда. Существенное изменение претерпевают и основные определяющие соотношения между е-, /-, р- и д -пере-менными, принимая форму выражений балансов субстанций в элементарном объеме сплошной среды. [c.56]

Итак, построенная выше диаграмма связи (1.38) и определяющее соотношение (1.39) реализуют локальную или пространственную форму баланса полевой величины А. [c.62]

Т. е. при сближении сечений 1 та 2 совместное действие источника в плоскости 1 и стока 8 в плоскости 2 обусловливает расходимость поля потока свойства А в предельном сечении канала с координатой х. В терминах диаграмм связи совмещение источника и стока в сечении л при постоянной скорости V и переменной величине Яу = рям порождает новый диаграммный элемент, который назовем инфинитезимальным операторным элементом конвективного переноса (К-элемент) [c.64]

Для отображения данного эффекта в виде диаграммы связи введем инфинитезимальный операторный элемент чистой деформации сплошной среды (Р-элемент) [c.67]

Таким образом, в результате предельного перехода в равенстве (1.58) получаем искомую связь потоков в виде Ам = /л + + /к + /р1 или в форме диаграммы связи [c.70]

Диаграммы связи локальной и субстанциональной форм баланса массы для однокомпонентного и многокомпонентного потоков. Примем в качестве рассмотренной выше экстенсивной величины А массу М материального континуума в объеме V, тогда удельная величина принимает значение, тождественно равное единице Ям = 1, Яу = р, а локальная плотность потока массы будет = ру. Кроме того, примем, что плотность источника массы X в объеме V равна нулю. [c.74]

Искомая диаграмма связи локальной формы сохранения массы получается как частный случай построенной выше обобщенной связной диаграммы (1.38) локальной формы баланса произвольной полевой величины [c.74]

Как уже упоминалось (см. 1.4), одним из методов информационного усиления диаграмм связи является назначение операционных причинно-следственных отношений на связях диаграмм. Под распределением операционных причинно-следственных отношений понимается разделение е- и /-переменной для каждого элемента связной диаграммы на входные (независимые) и выходные (зависимые) по отношению к данному элементу. При этом каждая связь снабжается вертикальным штрихом причинно-следственных отношений. Для элементов тина R, М, Т, С, Т, К, Р, V, С , Сс, С , D, Q наличие штриха причинности возле символа элемента означает, что е — входная (независимая) переменная в определяющем соотношении элемента, а / — выходная (или зависимая) переменная отсутствие штриха причинности возле символа элемента (из указанного набора) означает, что /— входная (независимая) переменная, а е — выходная (зависимая) переменная. [c.80]

Изменение роли входных и выходных переменных на внешних связях К-ноля реализуется с помощью гираторов. Для примера получим с помощью гираторов диаграмму связи (1.73) в форме проводимости и в смешанной форме соответственно [c.86]

Диаграмма связи представляет наглядное и компактное топологическое описание ФХС, однако для эффективного использования в алгоритмах переработки информации на ЦВМ такое описание должно содержать информацию о параметрах элементов связных диаграмм, начальных и граничных условиях, мощностях источников (стоков) субстанций. [c.90]

На рис. 1.11 рассмотрено построение диаграмм связи геометрических мест точек (заштрихованные области), состоящих из пересечения и объединения кругов и (а), полуплоскости 3 и области, ограниченной кривой второго порядка 4 (б). [c.94]

Для реализации метода машинно-ориентированного определения предиката Р из диаграмм связи геометрии ФХС вводится иерархия выполнения ЛАО. На первом уровне выполняется операция отрицания П осуществляемая в первую очередь. Ко второму уровню относятся операции / и Д. Выполняется сначала та из ЛАО, которой инцидентен более чем один (т i) геометрический элемент. Кратность выполнения ЛАО равна т — I. Рассмотрим процесс формирования предиката Р по одной из диаграмм связи (см. рис. 1.11, пример 1). Согласно нумерации связей описание диаграммы имеет вид [c.94]

Далее, в соответствии с изложенной стратегией генерации геометрической информации ФХС необходима разработка алгоритмов аналитического или численного описания пространственной конфигурации системы на основании соответствующих диаграмм связи (см. рис. 1.12). [c.98]

В основу развиваемого принципа описания ФХС положен математический аппарат теории графов, в частности язык диаграмм связи. Метод диаграмм связи, применявшийся ранее, в основном при моделировании электрических, электромеханических и отдельных видов термодинамических систем, оказывается весьма эффективным для описания ФХС. Последнее обусловлено глубокой смысловой емкостью аппарата диаграмм связи и его тесной связью с физической картиной исследуемого явления. [c.101]

Построенная структура представляет искомую диаграмму связи ячейки идеального смешения с переменным объемом. Запишем [c.106]

Дорохов И. Н., Матикайнен Л. Г. Автоматизация процедур формирования вычислительной схемы для диаграмм связей нелинейных физикохимических систем. М., 1978. 12 с. Деп. в ВИНИТИ АН СССР 08.08.78, К- 2641-78. [c.361]

Топологическая модель в форме диаграммы связи, во-первых, наглядно отражает структуру системы и, во-вторых, служит ее исчерпывающей количественной характеристикой. Построенная диаграмма связи технологического процесса является исходной для всех дальнейших формальных процедур преобразования диаграммы в другие формы описания объекта в форму дифференциальных уравнений состояния, в форму блок-схем численного моделирования, в форму передаточных функций по различным каналам (для линейных систем), в форму сигнальных графов и др. Каждая из этих преобразующих процедур реализуется в виде соответствующего вычислительного алгоритма на ЦВМ и будет подробно рассмотрена в книге. [c.4]

Элементы ФХС по своим функциональным свойствам делятся на три группы 1) элементарные преобразователи субстанции — элементы с сосредоточенными параметрами диссипаторы, накопители, преобразователи, передатчики 2) инфинитезимальные операторные элементы, отражающие эффекты распределенности субстанции в пространстве элементы конвективного, турбулентного и диффузионного переноса, субстанционального и локального накопления, чистой деформации и вращения, преобразования потока в его дивергенцию и т. п 3) элементы типа структур слияния — специальные функционально-логические узлы, отражающие характер совмещения потоков и движущих сил в локальной точке пространствами позволяющие объединять отдельные составляющие ФХС в связную топологическую структуру — так называемую диаграмму связи ФХС. [c.8]

Информационная насыщенность и функциональная емкость элементов и связей ФХС в сочетании с эвристическими приемами построения топологических структур ФХС, понятием операционной причинности, правилом знаков, формально-логическими правилами совмещения потоков субстанций в локальной точке пространства и правилами объединения отдельных блоков и элементов в связные диаграммы позволяют создать эффективный метод построения математических моделей ФХС в виде топологических структур связи (диаграмм связи). Топологическая модель ФХС в форме диаграммы связи, во-первых, наглядно отражает структуру системы и, во-вторых, служит ее исчерпывающей количественной характеристикой. Путем применения чисто формальных процедур диаграмма связи без труда трансформируется в различные другие формы описания ФХС в форму дифференциальных уравнений состояния в форму блок-схемы численного моделирования (или вычислительного моделирующего алгоритма) в форму передаточных функций по различным каналам (для линейных систем) в форму сигнальных графов. Каждая из этих преобразующих процедур реализуется в виде соответствующего вычислительного алгоритма на ЭВМ и будет подробно рассмотрена в книге (см. гл. 3). [c.9]

Построение самой диаграммы связи ФХС является суш е-ственно неформальной процедурой и не может полностью исключить фактор эвристического восприятия реальной системы и субъективного характера отражения ее структуры. Тем не менее даже на этом, трудно ноддаюш,емся формализации этапе методология системного анализа позволяет ввести упорядоченность в начальные шаги топологического представления ФХС. Первым шагом на этапе синтеза математической модели ФХС является выделение системы из окружающей среды и условное разбиение (декомпозиция) ее на ряд взаимосвязанных относительно крупных частей (подсистем), каждая из которых допускает дальнейшую детализацию до уровня элементарных составляющих. В соответствии с этим строится так называемая первичная топологическая структура ФХС или кодовая диаграмма, у которой код (слово) обозначает совокупность явлений в отдельном блоке или подсистеме, а сплошные линии между подсистемами условно отражают связи между ними. Существенной особенностью такой диаграммы является то, что ни подсистемы, ни их связи не детализируются, т. е. не раскрывается подробно существо отдельных блоков, не указывается направление действия связей, не раскрывается характер причинно-следственных отношений на связях и не задаются переменные, характеризующие каждую связь. Примеры кодовых диаграмм даны на рис. 1.1. [c.20]

Вообш,е говоря, любая система с распределенными параметрами может быть представлена в конечно-разностном виде как совокупность отдельных (дискретных) подсистем с сосредоточенными параметрами (конечных элементов). Каждому конечному элементу ставится в соответствие своя диаграмма связи, отражающая совокупность физико-химических явлений в элементе. Объединяя эти диаграммы в общую топологическую структуру системы по правилам стыковки конечных элементов между собой, получаем диаграмму связи всей системы в целом. Такой подход позволяет топологически представить распределенную ФХС в терминах диаграммных элементов, введенных выше. [c.56]

Диаграмма связи а определяю1цие соотношения пространственной (локальной) формы баланса полевой величины. Будем полагать, что объем V, для которого необходимо выразить изменение А, фиксирован в пространстве (эйлерова точка зрения). Скорость накопления А в объеме V, как упоминалось выше, определяется производной (1.34). Однако, так как операция дифференцирования по времени выполняется при фиксированных геометрических точках пространства, запишем оператор частной производной [c.59]

Совмещенность трех перечисленных потоков, действующих одновременно в объеме V, в терминах диаграмм связи соответствует трехсвязной 0-структуре слияния, где в качестве общей е-пе-ременной используется удельная характеристика ау = рд [c.60]

Проследим, как изменится диаграмма связи (1.36) и соответствующее ей определяющее соотношение (1.37) при стягивании объема V в точку. Пусть — последовательность вложенных друг в друга областей, по величине стремящихся к нулю и имеющих общую точку (так, что С У ), и пуеть 8 — соответствующая [c.60]

Интерпретируя данный предельный переход на языке диаграмм связи, можно сказать, что он порождает инфинитезимальыый операторный элемент V с двумя связями [c.61]

Диаграмма связи и определяющее соотношение субстанциональной (материальной) формы баланса полевой величины. При выводе субстанционального уравнения баланса рассматривается подвижный индивидуальный (субстанциональный) объем V материальной среды, который определяется как объем, состоящий из одних и тех же частиц среды. Фундаментальным законом ньютоновой механики является закон сохранения массы М любого индивидуального объема. Таким образом, несмотря на то что сам индивидуальный объем V при движении материальной среды может изменяться, масса составляющих его частиц всегда остается постоянной М = onst. То же справедливо и для любого индивидуального элементарного объема dV, перемещающегося со скоростью v относительно системы координат отсчета, т. е. pdV = dM = onst. На основании сказанного для скорости изменения А в индивидуальном объеме V материальной среды с учетом закона сохранения массы можно записать следующие выражения [c.62]

Сравнивая структуры (1.38), (1.67) и (1.68), можно заметить, что в диаграммах связи как локальной, так и субстанциональной формы баланса полевой величины наглядно проявляется их общая топологическая особенность. Диаграммы состоят из двух многосвязных слияющих структур, разделенных двухсвязным операторным У-элементом. Левая 0-структура отражает взаимодействие потоков обмена между выделенным объемом и окружающей средой, а правая 0-структура вскрывает все потоки, действующие внутри выделенного объема сплошной среды. [c.73]

Последняя диаграмма, содержащая элемент субстанционального накопления массы, является искомой диаграммой связи субстанциональной формы уравнения сохранения массы. Из диаграммы следует определяющее соотношение dpldt + pVy = 0. [c.74]

Соотношения (1.71) и (1.72) определяют элемент диффузионного псевдоэнергетического типа, использующийся при топологическом описании ФХС в терминах псевдоэнергетических переменных. При построении энергетических диаграмм связи эффект диффузии отражается диссипативным R-элементом (так называемым сопротивлением диффузии), характеризующим энергозатраты в системе на протекание необратимого процесса диффузии (см. с. 131). [c.77]

Учет информации о начальных значениях е- и /-переменных на диаграммах связи для С- и 1-элементов соответствует принятой ранее индексации связей. Значение е (0) записывается над полустрелкой связи (или слева от нее при вертикальном положении), значение / (0) записывается под полустрелкой связи (или справа от ее вертикального положения). Номер связи отделяется от численного значения начального условия вертикальной чертой, например запись указывает на то, что es (0) = 12, а [c.91]

Специфика операторных элементов (К, Р, D, V, Сц, См, Су) требует учета граничных условий. Численное решение краевых задач предполагает переход от операторных элементов к конечноразностным аппроксимационным соотношениям или применение метода конечных элементов. В терминах диаграмм связи это эквивалентно переходу от локальных диаграмм с инфинитезималь-ными операторными элементами к диаграммным сетям, построенным из элементов с сосредоточенными параметрами. При этом учет граничных условий сводится к заданию условий для параметров тех элементов диаграммной сети, которые представляют границы области интегрирования краевой задачи. Формализация записи краевых условий на пограничных элементах диаграммной сети аналогична формализации записи начальных условий. [c.91]

Исходной информацией для алгоритма формирования геометрической конфигурации ФХС является диаграмма связи и ее описание булева переменная LOGI AL, определяющая аналитическую форму записи получаемых уравнений (или неравенств) рабочего объема ФХС и его границ функция а, придающая этим уравнениям требуемые функциональные свойства. Алгебраическая форма записи искомых уравнений (или неравенств) геометрии ФХС определяется приведенной на рис. 1.13 процедурой реализации ЛАО. [c.98]

Метод диаграмм связи основан на концепции движущих сил и потоков ФХС, передачи, преобразовании, диссипации энергии и отражении естественных форм взаимодействия и совмещения потоков субстанций в локальной точке пространства ФХС. Все множество физических переменных, используемых для описания ФХС, делится на четыре типа е (сила), / (поток), р (обобщенный импульс), д (обобщенный заряд), а все множество функциональных зависимостей между этими переменными — на шесть типов К,- М-, С-, 1-зависимости и две зависимости интегрального вида. Введенная классификация переменных и функциональных зависимостей между ними в сочетании с соответствующей диаграммной символикой позволяет определить конечный набор типовых (базовых) элементов ФХС, каждый из которых характеризуется своим типом функционального соотноигения п специальным диаграммным сим- [c.101]

Специфика объектов химической технологии как ФХС накладывает свой отпечаток на рабочий аппарат диаграмм связи. Для описания характера совмещения и взаимодействия потоков субстанций в локальном объеме ФХС наряду с ранее определенными узловыми структурами О и 1 вводятся новые структуры слияния 01 и 02, играющие важную роль при топологическом описании сложных объектов химической технологии. Определяются кодовые диаграммы основных типов структур потоков и физико-хими-ческих явлений в гетерофазных ФХС. Класс энергетических элементов и диаграмм связи расширен за счет введения псевдоэнергетических элементов и топологических структур связп, что позволило существенно расширить сферу применения топологического метода описания ФХС. Так, введение новых инфинитезимальных операторных элементов позволяет наглядно и компактно представить весь сложный комплекс физико-химических явлений, происходящих при бесконечно малых преобразованиях точек сплошной среды. Последнее открывает широкие перспективы для топологического описания систем с распределенными параметрами. Наконец, для учета информации о начальных и граничных условиях и ее использования при топологическом описании ФХС предложен конструктивный метод представления геометрической информации в диаграммной форме и преобразования ее к аналитическому виду с помощью специальных логико-алгебраических операций (ЛАО). [c.102]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология