Yüksek taşıma kapasiteli süperiletken maglev kriyostat sisteminin tasarımı ve optimizasyonu

Abstract

Bu çalışmada manyetik olarak havalanmış (maglev) trenlerin kriyostatında ve doğrusal manyetik yatak sistemlerinde kullanılan süperiletkenin kaldırma ve kılavuzlama kuvvetleri incelenmiştir. Maglev sistemlerinin manyetik kaldırma kuvveti, kılavuzlama kuvveti ve manyetik kuvvet sabiti (stiffness) değerlerini yükseltmek amacıyla gerçekleştirilen bu çalışmada ilk olarak manyetik kılavuzlama yolu (PMG) için farklı bir mıknatıs dizilim tasarımı geliştirildi. Bu tasarımın oluşturulması için COMSOL Multiphysics 5.5 paket programı ile farklı PMG'lerin manyetik alan modellemesi yapıldı. PMG'lerin yüksek sıcaklık süperiletkenine (HTS) etkisini gözlemlemek için yine COMSOL Multiphysics 5.5 paket programı ile simülasyonlar yapıldı. Simülasyonlar sonucunda oluşturulan üç yüzeyli PMG'nin (3-S maglev) tek yüzeyli PMG'ye göre manyetik kaldırma ve kılavuzlama kuvvetlerinin artırılmasında ve maglev sistemlerinin taşıma kapasitelerinin geliştirilmesinde faydalı olduğu sonucuna varıldı. Son olarak tek kişilik bir maglev treninde kullanılabilirliği göstermek amacıyla değişken manyetik kuvvet sabitleri kullanarak MATLAB Simulink programında maglev treninin dinamik simülasyonu yapılmıştır. HTS Maglev treninin viraj performansını araştırma amaçlı yapılan dinamik simülasyonları sonucu üç yüzeyli levitasyon sağlayan PMG'nin en etkili olduğu sonucuna varıldı.

In this work, levitation and guidance forces of superconductor which is being used in superconductor maglev trains and linear magnetic bearings. Different configurations of permanent magnet guideway (PMG) has been designed in order to increase the values of Maglev systems' magnetic levitation force, magnetic guidance force and magnetic force stiffness. Developing of the designing PMGs performed by modelling made in COMSOL Multiphysics 5.5 program. The effect of PMGs on the high temperature superconductors (HTS) is observed by the carrying out simulations again in COMSOL Multiphysics 5.5 program. Simulation results verifies that three surface levitation PMG (3-S maglev) is better than single surface levitation PMG in increasing levitation and guidance forces and decided that 3-S maglev is more beneficial in developing the load carrying capacity of maglev systems. Finally to show the usability of designed cryostats, a dynamic simulation has been made in MATLAB simulink program which includes a one person maglev train that has variant magnetic stiffness Dynamic simulations carried out to investigate the curve performance of HTS maglev train and results showed that three surface levitation PMG was most efficient