Armature shape optimization and scaling studies in electromagnetic launchers using finite element method
Elektromanyetik fırlatıcılarda sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak armatür şekil optimizasyonu ve ölçeklendirme çalışmaları
- Tez No: 900087
- Danışmanlar: DOÇ. DR. OZAN KEYSAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Elektromanyetik fırlatma sistemleri (EMFS), iyileştirilmiş güvenlik ve daha yüksek namlu çıkış hızı gibi avantajlar sunar. Ancak, termal yönetim ve malzeme dayanımı gibi zorluklarla karşı karşıyadırlar. Bu nedenle, bu sistemlerin tasarımı ve optimizasyonu çok önemlidir. Namlu tasarımında en önemli kısımlardan biri armatür geometrisidir. Bu tez, EMFY-4 fırlatıcısı için armatür şeklini optimize etmeye, genel verimlilik ve termal yönetimi artırmaya odaklanmaktadır. Ana hedefler, armatür kütlesini optimize etmek ve homojen bir akım yogunluğu elde etmektir. Optimizasyon için bir genetik algoritma (GA) kullanılmaktadır ve armatürün erimesini veya kırılmasını önlemek amacıyla minimum kesit alanı üzerinde bir kısıtlama bulunmaktadır. Temas direncinin armatür-ray ara yüzündeki akım yogunluğu dağılımını etkilediği göz önünde bulundurularak optimize edilmiş armatür için bu etki de incelenmiştir. Orijinal ve optimize edilmiş armatürlerin performansları karşılaştırılmaktadır. EMFY-4 fırlatıcısının armatürünün optimizasyonunu takiben, EMFY-4 fırlatıcısı için bir ölçekleme çalışması yapılmaktadır. EMFS'lerde ölçekleme, armatür ve ray malzeme özelliklerini araştırmaya yardımcı olur, çünkü tam ölçekli bir modelin test edilmesi maliyetli, riskli ve zaman alıcı olabilir. Geleneksel yaklaşımların aksine, bu optimizasyon mevcut bir darbeli güç kaynagı (DGK) kullanılarak iki hedefle gerçekleştirilir: ray uzunlugu ve çıkış akımının tepe akımına oranı. Sıcaklık, manyetik indüksiyon ve basınç alanları (T, B, S) ölçekleme sırasında belirli malzeme degerini (specific action value) sabit tutarak benzer kalır. Son olarak, EMFY-4 fırlatıcısına uygulanan aynı optimizasyon teknikleri PEGASUS fırlatıcısı için de kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
Electromagnetic launchers (EMLs) offer advantages like improved safety and higher muzzle velocity. However, they face challenges in thermal management and material strength. Therefore, designing and optimizing these systems is crucial. One key aspect of the barrel design is the armature geometry. This thesis focuses on optimizing the armature shape for the EMFY-4 launcher to enhance overall efficiency and thermal management. The main objectives are to optimize the armature mass and achieve a homogeneous current density. A genetic algorithm (GA) is employed for the optimization, with a constraint on the minimum cross-sectional area to prevent the armature from melting or breaking. Since contact resistance impacts the current density distribution at the armature-rail interface, this effect is also studied for the optimum armature. The performances of the original and optimized armatures are then compared. Following the optimization of the EMFY-4 launcher armature, a scaling study for the EMFY-4 launcher is conducted. Scaling in EMLs helps investigate armature and rail material characteristics, as testing a full-scale model can be costly, risky, and time-consuming. Unlike traditional approaches, this optimization uses an existing pulsed power supply (PPS) with two objectives: rail length and the ratio of the exit current to the peak current. The temperature, magnetic induction, and stress fields (T, B, S) remain similar by keeping specific action value constant during scaling. Finally, the same optimization techniques, armature shape and scaling optimizations, applied to the EMFY-4 launcher are also used for the PEGASUS launcher.
Benzer Tezler
- Elektrik motoru seçim kriterleri ve kontrol organına bir limiter konulmuş motorun optimal parametrelerinin simpleks metodu ile tayini
Başlık çevirisi yok
VOLKAN ÇAKMAKÇI
- Electromagnetic simulation and optimization of an electromagnetic launcher
Elektromanyetik fırlatma sistemi simülasyonu ve optimizasyounu
DOĞA CEYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ OZAN KEYSAN
- Robot kollarda optimum hareket sentezi
Optimal trajectory synthesis for manipulation robots
ÖZGÜR TURHAN
- Yüksek yansıtıcılığa sahip kompozit yüzeylerin geliştirilmesi
Development of highly reflective composite surfaces
İPEK YOLDAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik BilimleriEge ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEÇKİN ERDEN
- Farklı geometrilere sahip led dizilerinin aydınlatma özelliklerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the lighting properties of led arrays with different geometries
ALİ KOCAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER GALİP SARAÇOĞLU