Basitleştirilmiş orta gerilim kesici panonun hesaplamalı yöntemlerle modellenmesi ve ısıl analizi
Modeling and thermal analysis of simplified medium voltage switchgear using computational methods
Yazar: AHMET EFE ŞEKER
Danışman: DOÇ. DR. BAYRAM ÇELİK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ DENİZ YILDIRIM
Milli Savunma Üniversitesi / Hezarfen Havacılık ve Uzay Teknolojileri Enstitüsü / Havacılık Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Havacılık Mühendisliği = Aeronautical Engineering
Dizin: Devre kesiciler = Circuit breakers ; Doğal taşınım = Natural convection ; Nümerik analiz =   ; Sayısal akışkanlar dinamiği = Computational fluids dynamic

Özet:
Bu çalışmada, Siemens firmasının "Research on Thermal Simulation" projesi kapsamında bir basitleştirilmiş orta gerilim kesici panosunun ısıl analizi hesaplamalı yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmada hesaplamalı yöntemlerin doğrulanabilmesi amacıyla deneysel yöntemlerden yararlanılmıştır. Isıl analiz, elektromanyetik analiz ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizinin tek yönlü akuple olarak çözülmesiyle gerçekleştirilmiştir. Bunun için öncelikle elektromanyetik analiz gerçekleştirilerek girdap akımı kaybı yoğunluğu elde edilmiştir. Girdap akımı kaybı yoğunluğunun hesaplamalı akışkanlar dinamiği analizinde ısıl yük olarak kullanılmasıyla hesaplamalı modelin sıcaklık dağılımı elde edilmiştir. Analizlerden elde edilen çıktılara göre, özellikle elektromanyetik analizin deneysel yöntemlerle elde edilen sonuçlarla uyum içerisinde olduğu görülmüştür. Analizle elde edilen sıcaklık değerleri basitleştirilmiş modelin dış kısmında deneyle ölçülen sıcaklıklarla örtüşse de iç bölümdeki ölçüm noktalarında maksimum %17.8'lik fark olduğu görülmüştür. Sonuç bölümünde sıcaklık dağılımındaki farklılıklar ve analizlerden elde edilen diğer çıktılar yorumlanarak kullanılan yöntemlerin geçerlilikleri irdelenmiştir. Oluşturulan hesaplama modelindeki karmaşık komponentlerin daha detaylı bir şekilde modellenmesi ve analizlerin çift yönlü akuple olarak gerçekleştirilmesiyle sonuçlar arasındaki farkın daha da azaltılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, a thermal analysis of a simplified medium voltage switchgear was carried out using computational methods within the scope of Siemens' "Research on Thermal Simulation" project. Experimental methods were used to verify the computational methods in the study. Thermal analysis was carried out by one-way coupled solving of electromagnetic analysis and computational fluid dynamics analysis. In order to that, firstly electromagnetic analysis was performed, and eddy current loss density was obtained. Temperature distribution of the computational model was obtained by using eddy current loss density as a thermal load in computational fluid dynamics analysis. According to the results obtained from the analyses, it was seen that especially electromagnetic analysis is in harmony with the results obtained by experimental methods. On the outside of the simplified model, although temperature values obtained by analysis coincide with temperatures measured by experiment, there is a maximum difference of 17.8% at the measuring points in the interior. In the conclusion section, the differences in temperature distribution and other outputs obtained from the analysis are interpreted and the validity of the methods used is examined. It is thought that the difference between the results can be reduced even more by modeling the complex components in the computational model in more detail and performing the analyses in two-way coupled.