Mange forskellige tekniske områder skal medtages i en designproces af store gearløse drev til mineindustrien for at kunne beskrive drevs elektrisk-mekanisk-termiske opførsel korrekt. Indtil videre behandles disse forskellige tekniske områder mere eller mindre separat, og ingen beskrivelser eller citationer er fundet vedrørende modellering af disse store drev ved brug af koblede multi-fysiske modeller, hvilket giver mulighed for en samlet optimering af den slags maskineri. Målet har derfor været at skabe pålidelige og sammenhængende tværfaglige matematiske modeller baseret på en multi-fysisk tilgang. Afhandlingens originalitet findes i den fuldstændige sammenkoblede model af et gearløst drev. Yderligere er anvendelsen af ”Evolution Strategies” i optimering af et gearløst drev også en nyhed. Den foreslåede matematiske multi-fysiske model inkorporerer de fysiske hovedområder som et gearløst drev består af. Disse tekniske områder er elektromagnetisme, strukturdynamik, varme- og massetransport, hvilket er tæt sammenkædet med hinanden, da resultater fra et område har indvirkning på et andet og omvendt. Denne model er derefter blevet anvendt i en meta-heuristisk optimering ved hjælp af ”Evolution Strategies”. Den elektromagnetiske, termiske og strukturelle opførelser er blevet modeleret med Finite Element Metode i både 2D og 3D. Massetransporten er blevet beskrevet ved hjælp af en diskret model og løst ved hjælp af Newton-Raphsons Metod. En af de store udfordringer har været at få simplificeret de forskellige undermodeller for at minimere beregningstiden uden at miste præcisionen på de endelige resultater. Dette har muliggjort at modellerne kan anvendes i en iterativ optimeringsproces. Det er vist at den foreslåede multi-fysiske model fører til andre resultater end de hidtidigt anvendte afkoblede modeller, da disse anvender konstante værdier fra de andre fysiske områder selv om disse værdier er afhængige af hinanden. Den multi-fysiske model fører derfor til en mere præcis bestemmelse af de forskellige parametre. Afhandlingen giver et klart overblik over de koblede modellers nødvendighed og afgørende parametre. Det største bidrag til modellering af gearløse mølle drev, skal findes i den fulde integration af de forskellige tekniske områder, der muliggør en mere nøjagtig bestemmelse af de forskellige værdier, der karakteriserer mølledrevet. Dette muliggør samtidig en samlet optimering som ellers ikke ville have været mulig. Denne optimering er i dette tilfælde minimering af massen og tabene i drevet som i sidste ende vil være en minimering af købs- og driftsomkostningerne. Optimeringen resulterede i en massereduktion på 4,0% og en formindskelse af tabene på 9,9% i forhold til det oprindelige drev. Afhandlingenåbner også nye forskningsfronter og fremhæver tre nye nødvendige forskningsaspekter for videre udvikling af designprocesser af store gearløse drev baseret på multi-fysik: a) eksperimentelle test på det fysiske mølledrev til verifikation og tilretning af de præsenterede modeller er af afgørende betydning, da modellerne kun er blevet sammenlignet med andre matematiske modeller; b) simulering af den termiske del i 3D for at undersøge effekten af den aksiale varmefluks; c) undersøgelse af effekten af ende-vindingerne og køle-luft-kanalerne i rammen med en detaljeret 3D CFD model.
展开▼
