Havai rüzgar enerji sistemleri için çift modlu enerji dönüşüm ünitesinin çok fizikli analitik tasarımı ve optimizasyonu
Analytical design and multiphysics optimization of a dual mode energy conversion unit for airborne wind energy systems
- Tez No: 893275
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUHAMMET GARİP, DOÇ. DR. KADİR ERKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 105
Özet
Son yıllarda geleneksel rüzgar türbini teknolojilerinin teknik ve ekonomik sınırlamaları, yüksek irtifa ve havaî rüzgar enerji sistemlerine yönelik önemli araştırmalara yol açmıştır. Bu çalışma, entegre tip havaî rüzgar enerji sistemi için çok modlu çalışan bir elektrik makinesinin tasarımını ve optimizasyonunu kapsamaktadır. Tasarım süreci, çoklu-fiziksel bir yaklaşımla analitik elektromanyetik modelin ve çok amaçlı genetik algoritmaların (MOGA) kullanımını içermektedir. Analitik elektromanyetik model, sürekli mıknatıs senkron makine (SMSM) için geliştirilmiş ve tasarım sürecinde kullanılmıştır. Güç yoğunluğunu artırmak amacıyla kobalt-demir manyetik malzeme tercih edilmiştir. Makine, 600 V DC gerilim koşullarında optimize edilmiş ve iki boyutlu sonlu elemanlar yöntemi (SEY) ile doğrulanmıştır. Bu optimizasyon sonucunda, makinenin 1.8 kW/kg güç yoğunluğuna ve \%96 verimliliğe ulaştığı belirlenmiştir. Termal analizler, makinenin hem motor hem de generatör modlarında sargı ve mıknatıs sıcaklıklarının kritik eşiklerin altında kaldığını doğrulamıştır. Ayrıca, mekanik dayanıklılık analizleri, stator yüzeyindeki kayma gerilmesinin belirtilen limitlerin altında olduğunu ve tasarımın mekanik açıdan güvenilir olduğunu göstermiştir. Bu çalışma, entegre tip havaî rüzgar enerji sistemleri için yüksek performanslı ve güvenilir bir makine tasarımının başarıyla gerçekleştirildiğini ve elde edilen sonuçların tasarımın pratikteki etkinliğini doğruladığını ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In recent years, the technical and economic limitations of conventional wind turbine technologies have led to significant research efforts focused on high-altitude and airborne wind energy systems. This study encompasses the design and optimization of an electric machine operating in multiple modes for a flying-generator airborne wind energy system. The design process incorporates a multi-physical approach using an analytical electromagnetic model and multi-objective genetic algorithms. The analytical electromagnetic model has been developed for a Surface-Mounted Permanent Magnet Synchronous Machine (SMPSM) and utilized throughout the design process. Cobalt-iron magnetic material was selected to enhance power density. The machine was optimized under 600 V DC voltage conditions and validated using two-dimensional Finite Element Method (FEM) analysis. As a result of this optimization, the machine achieved a power density of 1.8 kW/kg and an efficiency of 96\%. Thermal analyses confirmed that the temperatures of the windings and magnets remain below critical thresholds in both motor and generator modes. Additionally, mechanical durability analyses demonstrated that the shear stress on the stator surface is within specified limits, indicating the mechanical reliability of the design. This study successfully demonstrates the design of a high-performance and reliable machine for airborne wind energy systems with a flying generator, and the results validate the effectiveness of the design in practical applications.
Benzer Tezler
- Physical layer security performance of satellite networks
Uydu ağlarının fiziksel katman güvenlık başarımı
OLFA BEN YAHIA
Doktora
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. GÜNEŞ ZEYNEP KARABULUT KURT
Assoc. Prof. Dr. EYLEM ERDOĞAN
- Güneş enerjisi destekli bir termoelektrik iklimlendirme sisteminin tasarımı
Design of solar assisted thermoelectric air-conditioning system
MANUEL FERNANDO ARIZA TABA
- Çift katmanlı düşürücü tip DC-DC çevirici tabanlı yeni bir adaptif mppt algoritması geliştirilmesiyle enerji verimliliğinin arttırılması
Increasing energy efficiency by developing a new adaptive mppt algorithm based on a two-legged interleaved DC-DC buck converter
SİNAN SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENK YAVUZ
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Thermo-elastic analysis and multi objective optimal design of functionally graded flywheel for energy storage systems
Enerji depolama sistemleri için fonksiyonel derecelendirilmiş volan termoelastik analizi ve çok parametreli optimizasyonu
ALPER UYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM OZKOL