Sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak süperiletken bobin ve bobin yığınlarının elektromanyetik, termal ve elektromekanik analizi

Yenilenebilir enerji kaynakları, özellikle rüzgâr enerjisi sürdürülebilirlik ve güvenilirlik açısından daha verimli ve kompakt alternatif teknolojilere ihtiyaç duymaktadır. Yüksek sıcaklık süperiletkenler, bakıra göre çok küçük hacimlerde oldukça yüksek akımları kayıpsız veya çok düşük kayıpla elektriği iletebilmelerinden dolayı, elektrik üretim ve dağıtım teknolojisi için iyi bir alternatif olarak görülmektedir. Ancak, süperiletkenlik teknolojisi, hem bakıra göre daha pahalı hem de soğutma için ilave aygıtların kurulması gerektiği için güç teknolojisinde yaygın olarak kullanılması sınırlı kalmaktadır. Maliyetleri düşürmenin bir alternatifi, güç teknolojisinde kullanılan aygıtların prototip aşamasında hassas mühendislik hesapları ile optimize edilerek tasarlanmasıdır. Bu amaç doğrultusunda süperiletken aygıtların dizaynında kullanılabilecek sonlu elemanlar yöntemine dayalı simülasyon yöntemleri geliştirilmiştir. En yaygın olarak kullanılanı H- formülasyonuna dayalı yöntemdir. Ancak bu yöntem çok yavaş çalışmakta ve yalnızca süperiletken malzemeler için iyi sonuçlar vermektedir. H-formülasyonuna alternatif bir yöntem geliştirilmesi bu alanda çalışan araştırmacıların ortak hedefidir. Bu tezin hedefi süperiletken jeneratörlerin ana bileşeni olan süperiletken bobin ve bobin yığınlarının elektromanyetik, termal ve elektro-mekanik özelliklerinin analizleri için mevcut kullanılan yöntemlere alternatif yeni bir yöntem geliştirmektir. Bu doğrultuda, sunulan tezle süperiletken bobin ve bobin yığınlarının elektromanyetik, termal ve elektromekanik analizlerini yapabilen AV-formülasyonuna dayalı yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemin deneysel verileri türetebilecek hassasiyette olduğu gösterilmiştir. Geliştirilen yöntem, H- formülasyonuna göre oldukça hızlı dolayısıyla hem süperiletken bobin dizaynında hem de optimizasyonunda kullanabilecek düzeydedir.