Численное моделирование радиационных потерь уединенного диполя-ротатора
Описание вычислительной схемы, позволяющей учесть потери энергии на электромагнитное излучение уединенным диполем-ротатором. Изучение частоты вращения ротатора обратно пропорциональной квадратному корню от времени. Анализ зависимости частоты от времени.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 06.11.2018 |
| Размер файла | 39,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Институт радиотехники и электроники РАН
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПОТЕРЬ УЕДИНЕННОГО ДИПОЛЯ-РОТАТОРА
В.Н. Корниенко
В работе описана вычислительная схема, позволяющая учесть потери энергии на электромагнитное излучение уединенным диполем-ротатором. Показано, что частота вращения ротатора обратно пропорциональна квадратному корню от времени.
Для решения нестационарных задач вакуумной электроники к настоящему моменту разработано большое количество численных алгоритмов. В связи с увеличением вычислительных ресурсов компьютеров все большее распространение получают прямые методы решения, основанные на непосредственном решении уравнений Максвелла.
Характерной особенностью задач вакуумной электроники является то, что в качестве активной среды выступает поток заряженных частиц, который в некотором приближении можно рассматривать как непрерывную среду. В этом случае коллективные эффекты, связанные со взаимодействием электронов потока, преобладают, в частности, над процессами, вызванными самовоздействием заряженных частиц.
В последнее время с целью выяснения возможности использования в качестве источников микроволнового излучения изучаются дискретные активные среды, состоящие из локализованных элементов [1]. При моделировании таких сред становится необходимым непосредственный учет радиационных потерь каждого элемента за счет самовоздействия.
В представляемой работе описана вычислительная схема, позволяющая учесть радиационные потери для случая, когда в качестве элемента дискретной среды взят жесткий диполь-ротатор.
Рассмотрим жесткий ротатор в виде двух сосредоточенных масс, расположенных на некотором расстоянии друг относительно друга и соединенных безмассовым стрежнем. Пусть через центр стержня проходит ось вращения ротатора. Образуем электрический диполь, поместив на массы заряды противоположного знака.
Если такой диполь-ротатор обладает некоторой начальной скоростью вращения, то он будет излучать электромагнитное поле, причем поле излучения будет носить дипольный характер. В результате потери механической энергии ротатора на излучение, его частота вращения со временем будет уменьшаться. Из общих соображений следует, что зависимость частоты от времени будет описываться монотонной убывающей функцией. энергия электромагнитный излучение ротатор
Для определения вида зависимости частоты вращения от времени используем следующую вычислительную схему.
Предположив, что основная часть механической энергии переходит в энергию дипольного излучения, мощность потерь для диполя-ротатора можно записать следующим образом [2]:
где - модуль дипольного момента ротатора, - угол вращения.
Таким образом, временная производная механической энергии диполя-ротатора будет равна выражению (1), взятому с обратным знаком:
Запишем выражение (2) в конечных разностях, задавая шаг по времени, равный , причем правую часть в (2) будем брать в момент времени , где i - номер текущего временного шага:
где - момент инерции ротатора, .
Выражение (3) можно разрешить относительно , используя метод итераций.
Учитывая, что можно записать:
где верхний индекс (n) обозначает номер итерации, .
Значение полагается равным значению частоты вращения на текущем временном шаге:
Процесс итераций заканчивается при выполнении условия
где -заранее заданная точность.
Представленная схема является условно устойчивой: за один шаг по времени относительное изменение энергии ротатора не должно превышать нескольких процентов.
Рис.1. Изменение частоты вращения ротатора со временем: дипольный момент ротатора в случае кривой 1 меньше, чем для случая 2.
На рис.1. показаны зависимости частоты вращения диполя ротатора от времени для различных значений модуля дипольного момента. Полученные кривые достаточно хорошо аппроксимируются функцией вида:
,
коэффициенты которой зависят от момента инерции ротатора и его дипольного момента.
Литература
1. А.В. Корженевский, В.Н. Корниенко, В.А. Черепенин // Радиотехника и Электроника, 1998, т. 43, № 4, С. 1-6.
2. М.М. Бредов, В.В. Румянцев, И.Н. Топтыгин. Классическая электродинамика. М.: Наука, 1985 г., 400 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование приводов постоянной частоты вращения. Математическое моделирование объемной гидропередачи в среде MATLAB-Simulink. Разработка конструкции и технологии печатного узла контроллера. Количественная оценка технологичности конструкции изделия.
дипломная работа [5,0 M], добавлен 07.10.2014Настройка схемы преобразователя. Зависимость частоты от входного напряжения и сопротивления. Время переходного процесса, его характеристика. Зависимость частоты от температуры при фиксированном входном напряжении. Анализ преобразователя частоты.
контрольная работа [637,6 K], добавлен 11.05.2014Цифровые приборы частотно-временной группы. Основа построения цифровых частотометров. Структурная схема ЦЧ, измерение частоты. Погрешности измерения частоты и периода. Повышение эффективности обработки сигналов при оценке частотно-временных параметров.
контрольная работа [843,7 K], добавлен 12.02.2010Разработка структурной схемы проектируемого модуля. Описание генератора опорной частоты, подбор делителя частоты, мультиплексора. Общая погрешность коммутации сигналов. Моделирование работы счетчиков–делителей в среде Electronics Workbench 5.12.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 15.06.2011Параметры делителя частоты. Теоретическое обоснование схемного решения. Асинхронный двоичный счетчик в качестве делителя частоты. Упрощенная структурная схема делителя. Ввод коэффициента деления. Составление электрической принципиальной схемы устройства.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 08.01.2013Понятие и назначение усилителя низкой частоты. Разработка и расчет принципиальной схемы. Проектирование усилителя низкой частоты, состоящего из двух каскадов и RC-цепочки связи. Анализ работы схемы при помощи программы Electronics Workbench Version 5.12.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 27.08.2010Разработка структурной и принципиальной схемы устройства. Расчет двухкаскадной схемы усилителя низкой частоты с использованием полевого и биполярного транзисторов. Выбор навесных элементов и определение конфигурации пленочных элементов усилителя частоты.
курсовая работа [220,7 K], добавлен 22.03.2014Определение передаточных функций элементов системы автоматического регулирования (САР) частоты вращения вала двигателя постоянного тока. Оценка устойчивости и стабилизация разомкнутого контура САР. Анализ изменения коэффициента усиления усилителя.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.07.2015Принципиальная и функциональная схемы системы автоматической стабилизации частоты вращения двигателя постоянного тока. Определение передаточных характеристик системы. Проверка устойчивости замкнутой системы по критериям Гурвица, Михайлова и Найквиста.
контрольная работа [549,7 K], добавлен 26.01.2016Характеристика основных показателей и классификация преобразователей частоты. Виды схем и особенности расчета. Анализ приемника супергетеродинного типа и его назначение. Описание принципа работы и структурная схема преобразователя частоты (гетеродина).
курсовая работа [491,8 K], добавлен 06.01.2012Общие сведения об усилителях звуковой частоты. Электрический расчет схемы прибора. Разработка узлов радиоэлектронной аппаратуры. Определение номиналов пассивных и активных элементов схемы усилителя низкой частоты, которые обеспечивают работу устройства.
курсовая работа [355,0 K], добавлен 13.10.2017Способы и принципы преобразования частоты. Функциональная схема мультипликативного смешивания. Сложение сигналов промежуточной частоты и гетеродина при аддитивном смешивании. Преобразователь частоты в передатчике, их функции и необходимость использования.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 13.10.2012Разработка космической системы связи с КИМ-АМ-ФМ: расчет частоты дискретизации, разрядности квантования, энергетического потенциала; выбор несущей частоты передатчика и проектирование его функциональной схемы. Описание конструкции бортового приемника.
курсовая работа [221,1 K], добавлен 07.02.2011Передача сигналов электросвязи, преобразование энергии источника постоянного напряжения в энергию колебаний при помощи генератора высокой частоты. Назначение, принципы работы и структурные схемы автогенератора, условия и типы режимов их самовозбуждения.
курсовая работа [352,9 K], добавлен 09.02.2010Принцип работы, структурная схема и дополнительные возможности прямых цифровых синтезаторов частоты (DDS). Сравнительные характеристики синтезаторов DDS и синтезаторов частоты с косвенным синтезом (ФАПЧ). Применение сдвоенных синтезаторов частоты.
реферат [102,4 K], добавлен 15.01.2011Зависимость напряжения изменяющейся частоты, угловой частоты несущего колебания и напряжения от времени. Выявление детекторных характеристик частотного детектора для разных видов детекторов. Оценка искажения низкочастотного сигнала на выходе детектора.
лабораторная работа [3,0 M], добавлен 12.12.2022Преобразователи частоты: понятие, функции, достоинства и недостатки использования. Схемы преобразователя на диодах. Транзисторные преобразователи частоты и их преимущества и недостатки. Свойства линейного и активного элемента в биполярном транзисторе.
презентация [127,1 K], добавлен 26.11.2014Особенности применения современных средств проектирования для анализа усилителя мощности звуковой частоты с малыми нелинейными искажениями. Анализ моделирования схемы усилителя мощности звуковой частоты для автомобильной звуковоспроизводящей аппаратуры.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 07.04.2010Определение назначения, анализ технических характеристик и описание принципиальной схемы усилителя мощности звуковой частоты. Выбор контрольных точек усилителя, расчет трансформатора и стабилизатора напряжения прибора. Алгоритм диагностики усилителя.
курсовая работа [127,5 K], добавлен 26.01.2014Описание схемы электрической принципиальной. Обоснование выбора резисторов, конденсаторов, микросхем, диодов. Разработка трассировки и компоновки печатной платы. Настройка простого средневолнового синтезатора частоты. Организация рабочего места оператора.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 18.04.2015
