2507 سٹینلیس سٹیل کوائل ٹیوب کیمیائی جزو، ایک نایاب ارتھ جائنٹ میگنیٹوسٹریکٹیو ٹرانسڈیوسر کا مساوی تھرمل نیٹ ورک سمولیشن اسٹڈی

Nature.com پر جانے کا شکریہ۔آپ محدود سی ایس ایس سپورٹ کے ساتھ براؤزر کا ورژن استعمال کر رہے ہیں۔بہترین تجربے کے لیے، ہم تجویز کرتے ہیں کہ آپ ایک اپ ڈیٹ شدہ براؤزر استعمال کریں (یا انٹرنیٹ ایکسپلورر میں مطابقت موڈ کو غیر فعال کریں)۔اس کے علاوہ، جاری تعاون کو یقینی بنانے کے لیے، ہم سائٹ کو بغیر اسٹائل اور جاوا اسکرپٹ کے دکھاتے ہیں۔
سلائیڈرز فی سلائیڈ تین مضامین دکھا رہے ہیں۔سلائیڈوں کے ذریعے جانے کے لیے پیچھے اور اگلے بٹنوں کا استعمال کریں، یا ہر سلائیڈ سے گزرنے کے لیے آخر میں سلائیڈ کنٹرولر بٹن استعمال کریں۔

• مصنوعات کی وضاحت
• چین سے 2507 سٹینلیس سٹیل کوائلڈ نلیاں

وشال مقناطیسی ٹرانسڈیوسر (GMT) کے ڈیزائن کے لیے اہم درجہ حرارت کی تقسیم کا تیز اور درست تجزیہ ہے۔تھرمل نیٹ ورک ماڈلنگ میں کم کمپیوٹیشنل لاگت اور زیادہ درستگی کے فوائد ہیں اور اسے GMT تھرمل تجزیہ کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔تاہم، موجودہ تھرمل ماڈلز GMT میں ان پیچیدہ تھرمل نظاموں کو بیان کرنے میں حدود رکھتے ہیں: زیادہ تر مطالعات اسٹیشنری ریاستوں پر مرکوز ہیں جو درجہ حرارت کی تبدیلیوں کو گرفت میں نہیں لے سکتیں۔عام طور پر یہ خیال کیا جاتا ہے کہ وشال مقناطیسی (GMM) سلاخوں کی درجہ حرارت کی تقسیم یکساں ہے، لیکن GMM چھڑی کے پار درجہ حرارت کا میلان خراب تھرمل چالکتا کی وجہ سے بہت اہم ہے، GMM کی غیر یکساں نقصان کی تقسیم شاذ و نادر ہی تھرمل میں متعارف کرائی جاتی ہے۔ ماڈللہذا، مندرجہ بالا تین پہلوؤں پر جامع غور کرنے سے، یہ دستاویز GMT عبوری مساوی حرارتی نیٹ ورک (TETN) ماڈل قائم کرتی ہے۔سب سے پہلے، طولانی وائبریٹری ایچ ایم ٹی کے آپریشن کے ڈیزائن اور اصول کی بنیاد پر، تھرمل تجزیہ کیا جاتا ہے۔اس بنیاد پر، HMT حرارت کی منتقلی کے عمل کے لیے حرارتی عنصر کا ماڈل قائم کیا جاتا ہے اور متعلقہ ماڈل کے پیرامیٹرز کا حساب لگایا جاتا ہے۔آخر میں، ٹرانسڈیوسر درجہ حرارت spatiotemporal تجزیہ کے لیے TETN ماڈل کی درستگی کی تصدیق نقلی اور تجربے سے ہوتی ہے۔
وشال مقناطیسی مواد (GMM)، یعنی terfenol-D، میں بڑے میگنیٹوسٹرکشن اور اعلی توانائی کی کثافت کے فوائد ہیں۔ان منفرد خصوصیات کو وشال مقناطیسی ٹرانسڈیوسرز (GMTs) تیار کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے جو کہ پانی کے اندر ایکوسٹک ٹرانسڈیوسرز، مائیکرو موٹرز، لکیری ایکچویٹرز وغیرہ جیسے وسیع پیمانے پر استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ 1,2۔
خاص طور پر تشویش کی بات یہ ہے کہ زیر سمندر GMTs کے زیادہ گرم ہونے کا امکان ہے، جو کہ جب پوری طاقت سے اور جوش کے طویل عرصے تک کام کرتے ہیں، تو ان کی زیادہ طاقت کی کثافت3,4 کی وجہ سے نمایاں مقدار میں حرارت پیدا کر سکتے ہیں۔اس کے علاوہ، GMT کے تھرمل توسیع کے بڑے گتانک اور بیرونی درجہ حرارت کے لیے اس کی اعلیٰ حساسیت کی وجہ سے، اس کی پیداوار کی کارکردگی کا درجہ حرارت5,6,7,8 سے گہرا تعلق ہے۔تکنیکی اشاعتوں میں، GMT تھرمل تجزیہ کے طریقوں کو دو وسیع اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے9: عددی طریقے اور lumped پیرامیٹر کے طریقے۔محدود عنصر کا طریقہ (FEM) سب سے زیادہ استعمال شدہ عددی تجزیہ کے طریقوں میں سے ایک ہے۔Xie et al.[10] نے ایک وشال مقناطیسی ڈرائیو کے حرارتی ذرائع کی تقسیم کو نقل کرنے کے لئے محدود عنصر کا طریقہ استعمال کیا اور ڈرائیو کے درجہ حرارت کنٹرول اور کولنگ سسٹم کے ڈیزائن کو محسوس کیا۔زاؤ وغیرہ۔[11] نے ہنگامہ خیز بہاؤ کے میدان اور درجہ حرارت کے میدان کا ایک مشترکہ محدود عنصر تخروپن قائم کیا، اور محدود عنصر تخروپن کے نتائج کی بنیاد پر ایک GMM ذہین جزو درجہ حرارت کنٹرول آلہ بنایا۔تاہم، FEM ماڈل سیٹ اپ اور حساب کے وقت کے لحاظ سے بہت زیادہ مطالبہ کرتا ہے۔اس وجہ سے، عام طور پر کنورٹر ڈیزائن کے مرحلے کے دوران، ایف ای ایم کو آف لائن حسابات کے لیے ایک اہم معاون سمجھا جاتا ہے۔
lumped پیرامیٹر طریقہ، جسے عام طور پر ہیٹ نیٹ ورک ماڈل کہا جاتا ہے، اس کی سادہ ریاضیاتی شکل اور حساب کی تیز رفتار 12,13,14 کی وجہ سے تھرموڈینامک تجزیہ میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔یہ نقطہ نظر انجن 15، 16، 17 کی تھرمل حدود کو ختم کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ Mellor18 پہلا تھا جس نے انجن کی حرارت کی منتقلی کے عمل کو ماڈل کرنے کے لیے ایک بہتر تھرمل مساوی سرکٹ T کا استعمال کیا۔ویریز وغیرہ۔19 نے محوری بہاؤ کے ساتھ مستقل مقناطیس ہم وقت ساز مشین کے تھرمل نیٹ ورک کا تین جہتی ماڈل بنایا۔Boglietti et al.20 نے مختلف پیچیدگیوں کے چار تھرمل نیٹ ورک ماڈل تجویز کیے ہیں تاکہ اسٹیٹر وائنڈنگز میں قلیل مدتی تھرمل عارضیوں کی پیشن گوئی کی جاسکے۔آخر میں، Wang et al.21 نے ہر PMSM جزو کے لیے ایک تفصیلی تھرمل مساوی سرکٹ قائم کیا اور تھرمل مزاحمتی مساوات کا خلاصہ کیا۔برائے نام حالات میں، غلطی کو 5٪ کے اندر کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔
1990 کی دہائی میں، ہیٹ نیٹ ورک کا ماڈل ہائی پاور کم فریکوئنسی کنورٹرز پر لاگو ہونا شروع ہوا۔Dubus et al.22 نے ایک ہیٹ نیٹ ورک ماڈل تیار کیا ہے تاکہ ایک ڈبل رخا طولانی وائبریٹر اور کلاس IV موڑ سینسر میں سٹیشنری ہیٹ ٹرانسفر کو بیان کیا جا سکے۔Anjanappa et al.23 نے تھرمل نیٹ ورک ماڈل کا استعمال کرتے ہوئے مقناطیسی مائیکرو ڈرائیو کا 2D اسٹیشنری تھرمل تجزیہ کیا۔Terfenol-D اور GMT پیرامیٹرز کے تھرمل سٹرین کے درمیان تعلق کا مطالعہ کرنے کے لیے، Zhu et al.24 نے تھرمل مزاحمت اور GMT نقل مکانی کے حساب کتاب کے لیے ایک مستحکم ریاست کے مساوی ماڈل قائم کیا۔
GMT درجہ حرارت کا تخمینہ انجن ایپلی کیشنز سے زیادہ پیچیدہ ہے۔استعمال شدہ مواد کی بہترین تھرمل اور مقناطیسی چالکتا کی وجہ سے، ایک ہی درجہ حرارت پر سمجھے جانے والے زیادہ تر انجن کے اجزاء عام طور پر ایک نوڈ 13,19 تک کم ہو جاتے ہیں۔تاہم، HMMs کی خراب تھرمل چالکتا کی وجہ سے، درجہ حرارت کی یکساں تقسیم کا مفروضہ اب درست نہیں ہے۔اس کے علاوہ، HMM میں مقناطیسی پارگمیتا بہت کم ہے، لہذا مقناطیسی نقصانات سے پیدا ہونے والی حرارت عام طور پر HMM چھڑی کے ساتھ غیر یکساں ہوتی ہے۔مزید برآں، زیادہ تر تحقیق مستحکم ریاستی نقالی پر مرکوز ہے جو GMT آپریشن کے دوران درجہ حرارت کی تبدیلیوں کا حساب نہیں رکھتے۔
مندرجہ بالا تین تکنیکی مسائل کو حل کرنے کے لیے، یہ مضمون GMT طولانی وائبریشن کو مطالعہ کے مقصد کے طور پر استعمال کرتا ہے اور ٹرانسڈیوسر کے مختلف حصوں، خاص طور پر GMM راڈ کو درست طریقے سے ماڈل کرتا ہے۔ایک مکمل عبوری مساوی ہیٹ نیٹ ورک (TETN) GMT کا ماڈل بنایا گیا ہے۔ایک محدود عنصری ماڈل اور تجرباتی پلیٹ فارم TETN ماڈل کی درستگی اور کارکردگی کو ٹرانسڈیوسر درجہ حرارت کے spatiotemporal تجزیہ کے لیے جانچنے کے لیے بنایا گیا تھا۔
طولانی طور پر گھومنے والے HMF کے ڈیزائن اور جیومیٹرک طول و عرض بالترتیب تصویر 1a اور b میں دکھائے گئے ہیں۔
کلیدی اجزاء میں جی ایم ایم راڈز، فیلڈ کوائلز، مستقل میگنےٹ (پی ایم)، یوکس، پیڈز، بشنگز، اور بیلویل اسپرنگس شامل ہیں۔ایکسائٹیشن کوائل اور پی ایم ٹی HMM راڈ کو بالترتیب ایک متبادل مقناطیسی میدان اور DC تعصب مقناطیسی میدان فراہم کرتے ہیں۔جوا اور جسم، جس میں ٹوپی اور آستین شامل ہیں، ڈی ٹی 4 نرم لوہے سے بنے ہیں، جس میں مقناطیسی پارگمیتا زیادہ ہے۔GIM اور PM راڈ کے ساتھ ایک بند مقناطیسی سرکٹ بناتا ہے۔آؤٹ پٹ اسٹیم اور پریشر پلیٹ غیر مقناطیسی 304 سٹینلیس سٹیل سے بنی ہے۔بیلویل اسپرنگس کے ساتھ، تنے پر ایک مستحکم پریسسٹریس لگایا جا سکتا ہے۔جب ایک متبادل کرنٹ ڈرائیو کوائل سے گزرتا ہے، تو HMM راڈ اس کے مطابق کمپن کرے گا۔
انجیر پر۔2 GMT کے اندر ہیٹ ایکسچینج کا عمل دکھاتا ہے۔GMM سلاخوں اور فیلڈ کنڈلی GMTs کے لئے گرمی کے دو اہم ذرائع ہیں۔سرپینٹائن اپنی حرارت کو جسم میں ہوا کی نقل و حرکت کے ذریعے اور ترسیل کے ذریعے ڈھکن میں منتقل کرتا ہے۔HMM چھڑی ایک متبادل مقناطیسی میدان کے عمل کے تحت مقناطیسی نقصانات پیدا کرے گی، اور حرارت اندرونی ہوا کے ذریعے کنویکشن کی وجہ سے شیل میں اور ترسیل کی وجہ سے مستقل مقناطیس اور جوئے میں منتقل ہو جائے گی۔کیس میں منتقل ہونے والی حرارت پھر کنویکشن اور ریڈی ایشن کے ذریعے باہر کی طرف منتشر ہو جاتی ہے۔جب پیدا ہونے والی حرارت منتقلی گرمی کے برابر ہوتی ہے، تو GMT کے ہر حصے کا درجہ حرارت ایک مستحکم حالت تک پہنچ جاتا ہے۔
طولانی طور پر دوہری GMO میں حرارت کی منتقلی کا عمل: a – حرارت کے بہاؤ کا خاکہ، b – حرارت کی منتقلی کے اہم راستے۔
ایکسائٹر کوائل اور ایچ ایم ایم راڈ سے پیدا ہونے والی حرارت کے علاوہ، بند مقناطیسی سرکٹ کے تمام اجزاء مقناطیسی نقصانات کا تجربہ کرتے ہیں۔اس طرح، GMT کے مقناطیسی نقصان کو کم کرنے کے لیے مستقل مقناطیس، جوئے، ٹوپی اور آستین کو ایک ساتھ لیمینیٹ کیا جاتا ہے۔
GMT تھرمل تجزیہ کے لیے ایک TETN ماڈل بنانے کے اہم اقدامات درج ذیل ہیں: پہلے گروپ کے اجزاء ایک جیسے درجہ حرارت کے ساتھ اور ہر جزو کو نیٹ ورک میں ایک علیحدہ نوڈ کے طور پر پیش کرتے ہیں، پھر ان نوڈس کو مناسب حرارت کی منتقلی کے اظہار کے ساتھ منسلک کریں۔گرمی کی ترسیل اور نوڈس کے درمیان نقل و حمل۔اس صورت میں، حرارت کا منبع اور ہر جزو سے مطابقت رکھنے والی حرارت کی پیداوار ہیٹ نیٹ ورک کا مساوی ماڈل بنانے کے لیے نوڈ اور زمین کے عام صفر وولٹیج کے درمیان متوازی طور پر جڑے ہوتے ہیں۔اگلا مرحلہ ماڈل کے ہر جزو کے لیے تھرمل نیٹ ورک کے پیرامیٹرز کا حساب لگانا ہے، بشمول تھرمل مزاحمت، حرارت کی صلاحیت اور بجلی کے نقصانات۔آخر میں، TETN ماڈل کو SPICE میں تخروپن کے لیے لاگو کیا گیا ہے۔اور آپ GMT کے ہر جزو کے درجہ حرارت کی تقسیم اور ٹائم ڈومین میں اس کی تبدیلی حاصل کر سکتے ہیں۔
ماڈلنگ اور حساب کتاب کی سہولت کے لیے ضروری ہے کہ تھرمل ماڈل کو آسان بنایا جائے اور باؤنڈری کنڈیشنز کو نظر انداز کیا جائے جن کا نتائج 18,26 پر بہت کم اثر پڑتا ہے۔اس مضمون میں تجویز کردہ TETN ماڈل درج ذیل مفروضوں پر مبنی ہے:
GMT میں تصادفی طور پر زخموں کے ساتھ، ہر ایک کنڈکٹر کی پوزیشن کی تقلید کرنا ناممکن یا ضروری ہے۔ماضی میں گرمی کی منتقلی اور درجہ حرارت کی تقسیم کو وائنڈنگز کے اندر ماڈل بنانے کے لیے مختلف ماڈلنگ کی حکمت عملی تیار کی گئی ہے: (1) کمپاؤنڈ تھرمل چالکتا، (2) کنڈکٹر جیومیٹری پر مبنی براہ راست مساوات، (3) T-مساوی تھرمل سرکٹ29۔
جامع تھرمل چالکتا اور براہ راست مساوات کو مساوی سرکٹ T کے مقابلے میں زیادہ درست حل سمجھا جا سکتا ہے، لیکن یہ کئی عوامل پر منحصر ہیں، جیسے مواد، کنڈکٹر جیومیٹری اور وائنڈنگ میں بقایا ہوا کا حجم، جن کا تعین کرنا مشکل ہے۔اس کے برعکس، T-مساوی تھرمل سکیم، اگرچہ ایک اندازاً ماڈل ہے، زیادہ آسان ہے30۔یہ GMT کے طول بلد کمپن کے ساتھ حوصلہ افزائی کنڈلی پر لاگو کیا جا سکتا ہے.
عام کھوکھلی بیلناکار اسمبلی جو ایکسائٹر کوائل کی نمائندگی کے لیے استعمال ہوتی ہے اور اس کا T- مساوی تھرمل ڈایاگرام، جو حرارت کی مساوات کے حل سے حاصل کیا جاتا ہے، انجیر میں دکھایا گیا ہے۔3. یہ فرض کیا جاتا ہے کہ اتیجیت کنڈلی میں حرارت کا بہاؤ شعاعی اور محوری سمتوں میں آزاد ہے۔محیط گرمی کے بہاؤ کو نظرانداز کیا جاتا ہے۔ہر ایک مساوی سرکٹ T میں، دو ٹرمینلز عنصر کی سطح کے متعلقہ درجہ حرارت کی نمائندگی کرتے ہیں، اور تیسرا ٹرمینل T6 عنصر کے اوسط درجہ حرارت کی نمائندگی کرتا ہے۔P6 جزو کے نقصان کو "فیلڈ کوائل ہیٹ نقصان کے حساب کتاب" میں شمار کیے جانے والے اوسط درجہ حرارت کے نوڈ پر ایک پوائنٹ سورس کے طور پر درج کیا جاتا ہے۔غیر سٹیشنری سمولیشن کی صورت میں، حرارت کی گنجائش C6 مساوات کے ذریعے دی جاتی ہے۔(1) اوسط درجہ حرارت کے نوڈ میں بھی شامل کیا جاتا ہے۔
جہاں cec، ρec اور Vec بالترتیب اتیجیت کنڈلی کی مخصوص حرارت، کثافت اور حجم کی نمائندگی کرتے ہیں۔
میز میں.1 لمبائی lec، تھرمل چالکتا λec، بیرونی رداس rec1 اور اندرونی رداس rec2 کے ساتھ اتیجیت کنڈلی کے T-مساوی تھرمل سرکٹ کی تھرمل مزاحمت کو ظاہر کرتا ہے۔
ایکسائٹر کوائلز اور ان کے T- مساوی تھرمل سرکٹس: (a) عام طور پر کھوکھلے بیلناکار عناصر، (b) الگ الگ محوری اور ریڈیل T- مساوی تھرمل سرکٹس۔
مساوی سرکٹ T نے دیگر بیلناکار گرمی کے ذرائع کے لیے بھی درست ثابت کیا ہے13۔GMO کا مرکزی حرارتی ذریعہ ہونے کے ناطے، HMM راڈ میں کم تھرمل چالکتا کی وجہ سے درجہ حرارت کی غیر مساوی تقسیم ہوتی ہے، خاص طور پر چھڑی کے محور کے ساتھ۔اس کے برعکس، ریڈیل غیر ہم آہنگی کو نظر انداز کیا جا سکتا ہے، کیونکہ ایچ ایم ایم راڈ کا ریڈیل ہیٹ فلوکس ریڈیل ہیٹ فلوکس 31 سے بہت کم ہے۔
چھڑی کی محوری ڈسکریٹائزیشن کی سطح کی درست طریقے سے نمائندگی کرنے اور سب سے زیادہ درجہ حرارت حاصل کرنے کے لیے، GMM راڈ کی نمائندگی n نوڈس کے ذریعے کی جاتی ہے جو محوری سمت میں یکساں فاصلہ رکھتے ہیں، اور GMM راڈ کے ذریعے بنائے گئے نوڈس n کی تعداد طاق ہونی چاہیے۔مساوی محوری تھرمل شکلوں کی تعداد n T شکل 4 ہے۔
GMM بار کو ماڈل کرنے کے لیے استعمال ہونے والے نوڈس n کی تعداد کا تعین کرنے کے لیے، FEM کے نتائج انجیر میں دکھائے گئے ہیں۔5 ایک حوالہ کے طور پر۔جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔4، HMM چھڑی کی تھرمل اسکیم میں نوڈس n کی تعداد کو منظم کیا جاتا ہے۔ہر نوڈ کو ٹی مساوی سرکٹ کے طور پر ماڈل کیا جا سکتا ہے۔FEM کے نتائج کا موازنہ، تصویر 5 سے ظاہر کرتا ہے کہ ایک یا تین نوڈس GMO میں HIM راڈ (تقریباً 50 ملی میٹر لمبی) کے درجہ حرارت کی تقسیم کی درست عکاسی نہیں کر سکتے۔جب n کو 5 تک بڑھایا جاتا ہے، تو نقلی نتائج نمایاں طور پر بہتر ہوتے ہیں اور FEM تک پہنچ جاتے ہیں۔n کو مزید بڑھانے سے حساب کے طویل وقت کی قیمت پر بھی بہتر نتائج ملتے ہیں۔لہذا، اس مضمون میں، GMM بار کی ماڈلنگ کے لیے 5 نوڈس کا انتخاب کیا گیا ہے۔
کئے گئے تقابلی تجزیے کی بنیاد پر، HMM چھڑی کی صحیح تھرمل سکیم تصویر 6 میں دکھائی گئی ہے۔ T1 ~ T5 چھڑی کے پانچ حصوں (سیکشن 1 ~ 5) کا اوسط درجہ حرارت ہے۔P1-P5 بالترتیب چھڑی کے مختلف علاقوں کی کل تھرمل پاور کی نمائندگی کرتا ہے، جس پر اگلے باب میں تفصیل سے بات کی جائے گی۔C1~C5 مختلف علاقوں کی حرارت کی گنجائش ہے، جس کا حساب درج ذیل فارمولے سے کیا جا سکتا ہے۔
جہاں کروڈ، ρrod اور Vrod HMM چھڑی کی مخصوص حرارت کی گنجائش، کثافت اور حجم کو ظاہر کرتے ہیں۔
اسی طریقہ کو استعمال کرتے ہوئے جیسا کہ ایکسائٹر کوائل کے لیے، تصویر 6 میں ایچ ایم ایم راڈ کی حرارت کی منتقلی کی مزاحمت کا حساب لگایا جا سکتا ہے۔
جہاں lrod، rrod اور λrod بالترتیب GMM چھڑی کی لمبائی، رداس اور تھرمل چالکتا کی نمائندگی کرتے ہیں۔
اس مضمون میں زیر مطالعہ GMT طول بلد کمپن کے لیے، بقیہ اجزاء اور اندرونی ہوا کو سنگل نوڈ کنفیگریشن کے ساتھ ماڈل بنایا جا سکتا ہے۔
ان علاقوں کو ایک یا زیادہ سلنڈروں پر مشتمل سمجھا جا سکتا ہے۔ایک بیلناکار حصے میں خالص طور پر کنڈکٹیو ہیٹ ایکسچینج کنکشن کی وضاحت فوئیر ہیٹ کنڈکشن قانون کے ذریعے کی گئی ہے
جہاں λnhs مواد کی تھرمل چالکتا ہے، lnhs محوری لمبائی ہے، rnhs1 اور rnhs2 بالترتیب حرارت کی منتقلی کے عنصر کی بیرونی اور اندرونی ریڈیائی ہیں۔
مساوات (5) کا استعمال ان علاقوں کے لیے ریڈیل تھرمل مزاحمت کا حساب لگانے کے لیے کیا جاتا ہے، جس کی نمائندگی شکل 7 میں RR4-RR12 کرتی ہے۔ ایک ہی وقت میں، مساوات (6) کا استعمال محوری حرارتی مزاحمت کا حساب لگانے کے لیے کیا جاتا ہے، جس کی نمائندگی شکل میں RA15 سے RA33 تک ہوتی ہے۔ 7۔
مذکورہ علاقے کے لیے سنگل نوڈ تھرمل سرکٹ کی حرارت کی گنجائش (بشمول تصویر 7 میں C7–C15) کا تعین کیا جا سکتا ہے۔
جہاں ρnhs، cnhs، اور Vnhs بالترتیب لمبائی، مخصوص حرارت اور حجم ہیں۔
GMT کے اندر ہوا اور کیس کی سطح اور ماحول کے درمیان محرک حرارت کی منتقلی کو ایک ہی تھرمل کنڈکشن ریزسٹر کے ساتھ ماڈل بنایا گیا ہے:
جہاں A رابطہ کی سطح ہے اور h حرارت کی منتقلی کا گتانک ہے۔جدول 232 تھرمل سسٹمز میں استعمال ہونے والے کچھ مخصوص ایچ کی فہرست دیتا ہے۔ٹیبل کے مطابق۔تھرمل ریزسٹنسز RH8–RH10 اور RH14–RH18 کے 2 ہیٹ ٹرانسفر گتانک، انجیر میں HMF اور ماحول کے درمیان کنویکشن کی نمائندگی کرتے ہیں۔7 کو 25 W/(m2 K) کی مستقل قدر کے طور پر لیا جاتا ہے۔باقی حرارت کی منتقلی کے گتانک 10 W/(m2 K) کے برابر مقرر کیے گئے ہیں۔
شکل 2 میں دکھائے گئے اندرونی حرارت کی منتقلی کے عمل کے مطابق، TETN کنورٹر کا مکمل ماڈل شکل 7 میں دکھایا گیا ہے۔
جیسا کہ تصویر میں دکھایا گیا ہے۔7، GMT طول بلد کمپن کو 16 ناٹس میں تقسیم کیا گیا ہے، جن کی نمائندگی سرخ نقطوں سے ہوتی ہے۔ماڈل میں دکھائے گئے درجہ حرارت کے نوڈس متعلقہ اجزاء کے اوسط درجہ حرارت کے مساوی ہیں۔محیطی درجہ حرارت T0، GMM راڈ کا درجہ حرارت T1~T5، ایکسائٹر کوائل کا درجہ حرارت T6، مستقل مقناطیس کا درجہ حرارت T7 اور T8، جوئے کا درجہ حرارت T9~T10، کیس کا درجہ حرارت T11~T12 اور T14، اندرونی ہوا کا درجہ حرارت T13 اور آؤٹ پٹ راڈ درجہ حرارت T15۔اس کے علاوہ، ہر نوڈ C1 ~ C15 کے ذریعے زمین کے تھرمل پوٹینشل سے جڑا ہوا ہے، جو بالترتیب ہر علاقے کی تھرمل صلاحیت کو ظاہر کرتا ہے۔P1~P6 بالترتیب GMM راڈ اور exciter coil کی کل ہیٹ آؤٹ پٹ ہے۔اس کے علاوہ، 54 تھرمل مزاحمتیں ملحقہ نوڈس کے درمیان حرارت کی منتقلی کے لیے conductive اور convective مزاحمت کی نمائندگی کرنے کے لیے استعمال کی جاتی ہیں، جن کا حساب پچھلے حصوں میں کیا گیا تھا۔جدول 3 کنورٹر مواد کی مختلف تھرمل خصوصیات کو ظاہر کرتا ہے۔
نقصان کے حجم اور ان کی تقسیم کا درست تخمینہ قابل اعتماد تھرمل سمولیشن کو انجام دینے کے لیے اہم ہے۔GMT کے ذریعہ پیدا ہونے والے گرمی کے نقصان کو GMM چھڑی کے مقناطیسی نقصان، exciter coil کے Joule نقصان، مکینیکل نقصان اور اضافی نقصان میں تقسیم کیا جا سکتا ہے۔اضافی نقصانات اور مکینیکل نقصانات کو مدنظر رکھا گیا ہے نسبتاً کم ہیں اور انہیں نظر انداز کیا جا سکتا ہے۔
ac excitation coil resistance میں شامل ہیں: dc resistance Rdc اور جلد کی مزاحمت Rs.
جہاں f اور N اتیجیت کرنٹ کی تعدد اور موڑ کی تعداد ہیں۔lCu اور rCu کنڈلی کے اندر اور باہر کا رداس ہیں، کنڈلی کی لمبائی، اور تانبے کے مقناطیسی تار کا رداس جیسا کہ اس کے AWG (امریکن وائر گیج) نمبر کے ذریعے بیان کیا گیا ہے۔ρCu اس کے کور کی مزاحمتی صلاحیت ہے۔µCu اس کے کور کی مقناطیسی پارگمیتا ہے۔
فیلڈ کنڈلی (سولینائڈ) کے اندر اصل مقناطیسی فیلڈ چھڑی کی لمبائی کے ساتھ یکساں نہیں ہے۔یہ فرق خاص طور پر HMM اور PM سلاخوں کی کم مقناطیسی پارگمیتا کی وجہ سے نمایاں ہے۔لیکن یہ طولانی طور پر سڈول ہے۔مقناطیسی میدان کی تقسیم براہ راست HMM چھڑی کے مقناطیسی نقصانات کی تقسیم کا تعین کرتی ہے۔لہذا، نقصانات کی حقیقی تقسیم کو ظاہر کرنے کے لیے، تین سیکشن والی چھڑی، جو کہ شکل 8 میں دکھائی گئی ہے، پیمائش کے لیے لی جاتی ہے۔
مقناطیسی نقصان کو متحرک ہسٹریسیس لوپ کی پیمائش کرکے حاصل کیا جاسکتا ہے۔شکل 11 میں دکھائے گئے تجرباتی پلیٹ فارم کی بنیاد پر، تین متحرک ہسٹریسیس لوپس کی پیمائش کی گئی۔اس شرط کے تحت کہ GMM راڈ کا درجہ حرارت 50 ° C سے نیچے مستحکم ہو، قابل پروگرام AC پاور سپلائی (Chroma 61512) فیلڈ کوائل کو ایک خاص رینج میں چلاتا ہے، جیسا کہ شکل 8 میں دکھایا گیا ہے، مقناطیسی فیلڈ کی فریکوئنسی جس سے پیدا ہوتی ہے۔ ٹیسٹ کرنٹ اور نتیجے میں مقناطیسی بہاؤ کی کثافت کا حساب GIM راڈ سے منسلک انڈکشن کوائل میں شامل وولٹیج کو انٹیگریٹ کرکے لگایا جاتا ہے۔خام ڈیٹا کو میموری لاگر (MR8875-30 فی دن) سے ڈاؤن لوڈ کیا گیا تھا اور تصویر 9 میں دکھائے گئے متحرک ہسٹریسیس لوپس کو حاصل کرنے کے لیے MATLAB سافٹ ویئر میں پروسیس کیا گیا تھا۔
پیمائش شدہ ڈائنامک ہسٹریسس لوپس: (a) سیکشن 1/5: Bm = 0.044735 T، (b) سیکشن 1/5: fm = 1000 Hz، (c) سیکشن 2/4: Bm = 0.05955 T، (d) سیکشن 2/ 4: fm = 1000 Hz، (e) سیکشن 3: Bm = 0.07228 T، (f) سیکشن 3: fm = 1000 Hz۔
لٹریچر 37 کے مطابق، HMM سلاخوں کے کل مقناطیسی نقصان Pv فی یونٹ حجم کا حساب درج ذیل فارمولے سے کیا جا سکتا ہے۔
جہاں ABH مقناطیسی فیلڈ فریکوئنسی fm پر BH منحنی خطوط پر پیمائش کا علاقہ ہے جو ایکسائٹیشن کرنٹ فریکوئنسی f کے برابر ہے۔
برٹوٹی نقصان کی علیحدگی کے طریقہ کار38 کی بنیاد پر، ایک GMM راڈ کے مقناطیسی نقصان فی یونٹ ماس Pm کو ہسٹریسیس نقصان Ph، ایڈی کرنٹ نقصان Pe اور غیر معمولی نقصان Pa (13):
انجینئرنگ کے نقطہ نظر سے، غیر معمولی نقصانات اور ایڈی کرنٹ نقصانات کو ایک اصطلاح میں ملایا جا سکتا ہے جسے کل ایڈی کرنٹ نقصان کہتے ہیں۔اس طرح، نقصانات کا حساب لگانے کے فارمولے کو اس طرح آسان بنایا جا سکتا ہے:
مساوات میں(13)~(14) جہاں Bm دلچسپ مقناطیسی میدان کی مقناطیسی کثافت کا طول و عرض ہے۔kh اور kc ہسٹریسس نقصان کا عنصر اور کل ایڈی کرنٹ نقصان کا عنصر ہیں۔