طراحي بهينه سيستم ياتاقان مغناطيسي ابررسانا با استفاده از فيزيك چندگانه

دكتري

امروزه ياتاقان‌هاي مغناطيسي ابررسانا به‌عنوان جايگزين ياتاقان‌هاي معمولي در صنايع مختلف ازجمله صنعت برق كاربرد فراوان دارند. از مزيت‌هاي اين ياتاقان‌ها نسبت به ياتاقان‌هاي معمولي مي‌توان به عملكرد بدون اصطكاك ميان روتور و استاتور و عدم نياز به تجهيزات كنترلي جهت پايدارسازي ياتاقان اشاره نمود. قدم اول در پياده‌سازي عملي ياتاقان مغناطيسي ابررسانا بحث مدل‌سازي آن است. در اين رساله از مدل‌سازي درشت نمود كه مبتني بر معادلات ماكسول است استفاده‌شده و با استفاده از فرمول‌بندي شدت ميدان مغناطيسي و مدل قانون توان معادلات الكترومغناطيسي حاكم بر ياتاقان استخراج‌شده است. جهت شبيه¬سازي دما از معادله حرارت استفاده‌شده است. معادلات الكترومغناطيسي به همراه معادله حرارت يك دستگاه معادلات غيرخطي با مشتقات جزئي را تشكيل مي‌دهند. روش‌هاي مختلفي جهت حل اين دستگاه معادلات وجود دارند كه مهم‌ترين آن‌ها روش عددي اجزاء محدود است. در اين رساله دو روش شبه تحليلي جهت حل اين دستگاه معادلات ارائه‌شده و با روش اجزاء محدود مقايسه شده است. ياتاقان موردمطالعه در اين رساله ياتاقان مغناطيسي ابررساناي شعاعي بوده كه به‌طوركلي به دو بخش روتور و استاتور تقسيم مي‌شود. بهينه‌سازي در اين دو بخش ازلحاظ ابعاد و تعداد آهنرباهاي روتور، جنس آهنرباهاي روتور، جهت مغناطيس شدگي آهنرباها، اندازه و ابعاد ابررسانا و جنس ابررسانا انجام‌شده است. همچنين اثر افزودن مواد جديد در ساختار استاتور به‌منظور افزايش راندمان خنك‌سازي و مسئله خراب شدن سيستم خنك‌سازي موردبررسي و تحليل قرارگرفته است. در پايان الگوريتمي جهت طراحي ياتاقان ابررساناي شعاعي ارائه شده است. ورودي اين الگوريتم جرم قابل تحمل توسط ياتاقان بوده و خروجي آن ابعاد المان‌هاي ياتاقان مي‌باشد.

191431

دانشگاه علم و صنعت ايران

قدرت

دكتر حسين حيدري