Finite element method based simulations of low frequency magnetic field in seawater
Düşük frekansta manyetik alanın deniz suyunda sonlu elemanlar yöntemine dayalı benzetimleri
- Tez No: 336852
- Danışmanlar: PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sonlu Elemanlar Yöntemi, COMSOL Çoklufizik, Hava çekirdekli çok katmanlı bobin, suda metal saptaması, Manyetik anomali saptaması, Finite Element Method, COMSOL Multiphysics, Air-cored multilayer coil, Metal detection in seawater, Magnetic anomaly detection
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Elektromanyetik dalgaların su içindeki yayılma özellikleri havadakinden (vakum) suyun elektrik iletkenliği (?) ve yüksek bağıl yalıtkanlık sabiti (?r) yüzünden farklıdır. Karmaşık geometriler için elektromanyetik dalgaları deniz suyu içinde nümerik olarak çözmek zordur. Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) araçlarındaki ve kişisel bilgiayarlardaki gelişmeler sayesinde deniz suyu içinde karmaşık fiziksel sistemleri analiz etme şansımız vardır. Tezde; hava çekirdekli çok katmanlı bir göndermeç sarımı tasarlanmıştır. Daha sonra bu sarımın manyetik akı yoğunluğu deniz suyunda farklı durumlarda COMSOL Çoklufizik'de incelenmiştir. İlk çalışmada; sarımın manyetik akı yoğunluğu havada ve suda farklı frekanslarda ve farklı gözlem noktalarında çözülmüştür. İkinci çalışmada; bobinin içinde bulunduğu gövdenin malzemesinin ve gövde kalınlığının ekranlama analizi yapılmıştır. Gövde için belirli malzeme ve kalınlık önerisinde bulunulmuştur. Üçüncü çalışmada; sarımın manyetik akı yoğunluğunun metal bir plaka yüzünden bozulmasının analizi yapılmıştır. Metal plakanın malzemesi demir ve bakır alınmıştır. Demir yüksek bir bağıl manyetik geçirgenlik (µr) ve elektriksel iletkenliğe (?) sahip olup; bakır ise birim manyetik geçirgenlik (µ0) ve yüksek elektriksel iletkenliğe (?) sahiptir. Yüksek elektriksel iletkenliğin gözlem noktasındaki manyetik akı yoğunlunda yaptığı etki analiz edilmiştir. Yüksek bağıl manyetik geçirgenliğin gözlem noktasındaki manyetik alanın fazındaki kaymaya etkisi analiz edilmiştir. Plaka ve sarım geometrileri için metal plaka üzerinde oluşan eddy akımlar tarafından yaratılmış ikincil alanların sönümlenmesine göre bir saptama bölgesi önerilmiştir. Son çalışmada ise; dünyanın manyetik alanının bir deniz altı tarafından bozulması çözülmüş ve bu bozulma nasıl DC akım taşıyan bir teli çeken sualtı sistemi tarafından taklit edilebilir analiz edilmiştir. Bu sualtı sistemleri manyetik anomali detektörü (MAD) ile donatılmış hava taşıtlarının saptama performanslarını test etmek için kullanılır.
Özet (Çeviri)
Propagation properties of the electromagnetic waves in seawater are different than in air (vacuum) due to electrical conductivity (?) and high relative permittivity (?r) of the seawater. Numerically it is hard to solve the electromagnetic waves in seawater for the complex geometries. With the help of the advances in the Finite Element Method (FEM) tools as well as the personal computers, we have chance to analyze magnetic field of the complicated and complex geometries of physical systems in seawater. In this thesis; an air-cored multilayer transmitting coil is designed. Then the low frequency magnetic flux density of this coil in different studies in seawater in COMSOL Multiphysics is solved. In the first study; the magnetic flux density of the coil in air and in seawater for different frequencies on different observation points is solved. In the second study; the shielding effect of the material of the case of the coil as well as the thickness of the case is analyzed. Specific materials as well as thickness for the case are proposed. In the third study; the perturbation of the magnetic flux density of the coil due to a metal plate is analyzed. The material of the metal plate is taken iron and copper. Iron has high relative permeability (µr) and high electrical conductivity (?). Copper has unity permeability (µ0) and high electrical conductivity (?). Effect of the high electrical conductivity on the perturbation of the magnetic flux density on the observation point is analyzed. Effect of high relative permeability on the phase shift of the field on the observation point is observed. A detection region for the plate and coil geometries according to the attenuation of the secondary fields caused by the eddy currents on the metal plate is proposed. In the last study; perturbation of ambient Earth magnetic field due to a submarine is solved and how this perturbation can be imitated by an underwater system, which tows a DC current carrying wire is analyzed. These underwater systems are used to test detection performance of magnetic anomaly detector (MAD) equipped aircrafts.
Benzer Tezler
- Finite element method based simulation, design, and resonant mode analysis of radio frequency birdcage coils used in magnetic resonance imaging
Manyetik rezonans görüntülemede kullanılan radyo frekansı kuşkafesi sargıların sonlu elemanlar yöntemine dayalı benzetimi, dizaynı, ve rezonans mod analizi
NECİP GÜRLER
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ZİYA İDER
- Asenkron motorlarda rotor çubuk kırılmasının işletme başarımı üzerine etkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle tespitine katkılar
Contributions to determining the effect of rotor bar break on operational performance of induntion motors by finite element method
VOLKAN KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ DERYA AHMET KOCABAŞ
- Koruge yüzeyli düz esnek metal hortumlarda basınç düşümü ve ısı transferinin araştırılması
Investigation of pressure drop and heat transfer in straight flexible metal hoses with corrugated surface
ZEYNEP MERVE ALPARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN GÜNEŞ
- Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu (YH-AKM) geliştirilmesi ve çeşitli uygulamaları
Development of high speed atomic force microscopy and its applications
ÜMİT ÇELİK
Doktora
Türkçe
2017
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN ÖZGÜR ÖZER
- Manyetik alanın kısmi boşalmaya etkisi
The effect of magnetic field on partial discharge
UĞUR AKTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞÜKRAN EMEL ÖNAL