Структурный анализ систем - страница 8
Рис. 3.13. Вращение жидкого металла
Смешанный веполь
Смешанный веполь представляет 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 электрическоеполе, 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)
Глава 4. Устранение вредных связей
4.1. Тенденции устранения вредных связей
Довольно значительный класс задач связан с нежелательным эффектом, представляющим собой вредную связьвещества 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>1 и 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>1 или В>2 видоизменяет 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>2 под воздействием П>3 — схема (4.13).
3. Вредная связь между веществом и полем (рис. 4.3). Управление выходным полем:
— введением дополнительных вещества В>2 и поля П>2 — схемы (4.16) — (4.18);
— заменой имеющегося вещества В>1 на В>2 и 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.
4.2. Устранение вредных связей введением В>3
Устранениевредных связей в системе производится введением между веществами В1и В2 постороннего третьего вещества В3.
Это описывается схемой (4.1):
Вводимое вещество В>3 может быть на макро- и микроуровне.
Задача 4.9. Подводные крылья
Условия задачи
При движении судна на подводных крыльях, на крыле, вследствие кавитации9, происходит эрозия (разъедание материала), образуются каверны и крыло теряет свою эффективность (рис. 4.4).
Явление кавитации на крыле возникает из-за его взаимодействия с водой, создающее подъемную силу, но при этом возникает гидродинамическое сопротивление; а при увеличении скорости появляются кавитационные пузырьки.
