2507 स्टेनलेस स्टील कॉइल ट्यूब रासायनिक घटक, एक दुर्लभ पृथ्वी विशाल मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रांसड्यूसर का समतुल्य थर्मल नेटवर्क सिमुलेशन अध्ययन

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• चीन से 2507 स्टेनलेस स्टील कुंडलित ट्यूबिंग

विशाल मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रांसड्यूसर (जीएमटी) के डिजाइन के लिए तापमान वितरण का तेज और सटीक विश्लेषण महत्वपूर्ण है।थर्मल नेटवर्क मॉडलिंग में कम कम्प्यूटेशनल लागत और उच्च सटीकता के फायदे हैं और इसका उपयोग जीएमटी थर्मल विश्लेषण के लिए किया जा सकता है।हालाँकि, मौजूदा थर्मल मॉडल में GMT में इन जटिल थर्मल शासनों का वर्णन करने की सीमाएँ हैं: अधिकांश अध्ययन स्थिर अवस्थाओं पर ध्यान केंद्रित करते हैं जो तापमान परिवर्तन को पकड़ नहीं सकते हैं;आम तौर पर यह माना जाता है कि विशाल मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव (जीएमएम) छड़ों का तापमान वितरण एक समान है, लेकिन खराब तापीय चालकता के कारण जीएमएम रॉड में तापमान ढाल बहुत महत्वपूर्ण है, जीएमएम का गैर-समान हानि वितरण शायद ही कभी थर्मल में पेश किया जाता है। नमूना।इसलिए, उपरोक्त तीन पहलुओं पर व्यापक रूप से विचार करके, यह दस्तावेज़ जीएमटी ट्रांजिशनल इक्विवेलेंट हीट नेटवर्क (टीईटीएन) मॉडल स्थापित करता है।सबसे पहले, अनुदैर्ध्य कंपन एचएमटी के संचालन के डिजाइन और सिद्धांत के आधार पर, एक थर्मल विश्लेषण किया जाता है।इस आधार पर, एचएमटी ताप हस्तांतरण प्रक्रिया के लिए ताप तत्व मॉडल स्थापित किया जाता है और संबंधित मॉडल मापदंडों की गणना की जाती है।अंत में, ट्रांसड्यूसर तापमान स्पेटियोटेम्पोरल विश्लेषण के लिए टीईटीएन मॉडल की सटीकता सिमुलेशन और प्रयोग द्वारा सत्यापित की जाती है।
विशाल मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव सामग्री (जीएमएम), जिसका नाम टेरफेनोल-डी है, में बड़े मैग्नेटोस्ट्रिक्शन और उच्च ऊर्जा घनत्व के फायदे हैं।इन अद्वितीय गुणों का उपयोग विशाल मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव ट्रांसड्यूसर (जीएमटी) विकसित करने के लिए किया जा सकता है जिनका उपयोग पानी के नीचे ध्वनिक ट्रांसड्यूसर, माइक्रोमोटर्स, रैखिक एक्ट्यूएटर्स इत्यादि जैसे अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है। 1,2।
विशेष रूप से चिंता की बात यह है कि समुद्र के अंदर जीएमटी के अधिक गर्म होने की संभावना है, जो पूरी शक्ति से और लंबे समय तक उत्तेजना के लिए संचालित होने पर, अपने उच्च शक्ति घनत्व3,4 के कारण महत्वपूर्ण मात्रा में गर्मी उत्पन्न कर सकता है।इसके अलावा, जीएमटी के थर्मल विस्तार के बड़े गुणांक और बाहरी तापमान के प्रति इसकी उच्च संवेदनशीलता के कारण, इसका आउटपुट प्रदर्शन तापमान 5,6,7,8 से निकटता से संबंधित है।तकनीकी प्रकाशनों में, जीएमटी थर्मल विश्लेषण विधियों को दो व्यापक श्रेणियों9 में विभाजित किया जा सकता है: संख्यात्मक विधियाँ और लम्प्ड पैरामीटर विधियाँ।परिमित तत्व विधि (एफईएम) सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली संख्यात्मक विश्लेषण विधियों में से एक है।झी एट अल.[10] एक विशाल मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव ड्राइव के ताप स्रोतों के वितरण का अनुकरण करने के लिए परिमित तत्व विधि का उपयोग किया और ड्राइव के तापमान नियंत्रण और शीतलन प्रणाली के डिजाइन को साकार किया।झाओ एट अल.[11] एक अशांत प्रवाह क्षेत्र और एक तापमान क्षेत्र का एक संयुक्त परिमित तत्व सिमुलेशन स्थापित किया, और परिमित तत्व सिमुलेशन के परिणामों के आधार पर एक जीएमएम बुद्धिमान घटक तापमान नियंत्रण उपकरण बनाया।हालाँकि, FEM मॉडल सेटअप और गणना समय के मामले में बहुत मांग वाला है।इस कारण से, FEM को ऑफ़लाइन गणना के लिए एक महत्वपूर्ण समर्थन माना जाता है, आमतौर पर कनवर्टर डिज़ाइन चरण के दौरान।
लम्प्ड पैरामीटर विधि, जिसे आमतौर पर हीट नेटवर्क मॉडल के रूप में जाना जाता है, अपने सरल गणितीय रूप और उच्च गणना गति 12,13,14 के कारण थर्मोडायनामिक विश्लेषण में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।यह दृष्टिकोण इंजन 15, 16, 17 की थर्मल सीमाओं को खत्म करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इंजन हीट ट्रांसफर प्रक्रिया को मॉडल करने के लिए मेलोर18 एक बेहतर थर्मल समतुल्य सर्किट टी का उपयोग करने वाला पहला था।वेरेज़ एट अल.19 ने अक्षीय प्रवाह के साथ एक स्थायी चुंबक तुल्यकालिक मशीन के थर्मल नेटवर्क का त्रि-आयामी मॉडल बनाया।बोग्लिएटी एट अल.20 ने स्टेटर वाइंडिंग में अल्पकालिक थर्मल क्षणिक की भविष्यवाणी करने के लिए अलग-अलग जटिलता के चार थर्मल नेटवर्क मॉडल प्रस्तावित किए।अंत में, वांग एट अल.21 ने प्रत्येक पीएमएसएम घटक के लिए एक विस्तृत थर्मल समतुल्य सर्किट स्थापित किया और थर्मल प्रतिरोध समीकरण का सारांश दिया।नाममात्र की शर्तों के तहत, त्रुटि को 5% के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है।
1990 के दशक में, हीट नेटवर्क मॉडल को उच्च-शक्ति कम-आवृत्ति कन्वर्टर्स पर लागू किया जाने लगा।डबस एट अल.22 ने दो तरफा अनुदैर्ध्य वाइब्रेटर और क्लास IV बेंड सेंसर में स्थिर गर्मी हस्तांतरण का वर्णन करने के लिए एक हीट नेटवर्क मॉडल विकसित किया।अंजनप्पा एट अल.23 ने थर्मल नेटवर्क मॉडल का उपयोग करके मैग्नेटोस्ट्रिक्टिव माइक्रोड्राइव का 2डी स्थिर थर्मल विश्लेषण किया।टेरफेनोल-डी और जीएमटी मापदंडों के थर्मल स्ट्रेन के बीच संबंध का अध्ययन करने के लिए, झू एट अल।24 ने थर्मल प्रतिरोध और जीएमटी विस्थापन गणना के लिए एक स्थिर राज्य समकक्ष मॉडल स्थापित किया।
जीएमटी तापमान का आकलन इंजन अनुप्रयोगों की तुलना में अधिक जटिल है।उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की उत्कृष्ट तापीय और चुंबकीय चालकता के कारण, एक ही तापमान पर विचार किए जाने वाले अधिकांश इंजन घटक आमतौर पर एक नोड13,19 तक कम हो जाते हैं।हालाँकि, एचएमएम की खराब तापीय चालकता के कारण, एक समान तापमान वितरण की धारणा अब सही नहीं है।इसके अलावा, एचएमएम में बहुत कम चुंबकीय पारगम्यता होती है, इसलिए चुंबकीय नुकसान से उत्पन्न गर्मी आमतौर पर एचएमएम रॉड के साथ गैर-समान होती है।इसके अलावा, अधिकांश शोध स्थिर-अवस्था सिमुलेशन पर केंद्रित है जो जीएमटी ऑपरेशन के दौरान तापमान परिवर्तन के लिए जिम्मेदार नहीं है।
उपरोक्त तीन तकनीकी समस्याओं को हल करने के लिए, यह लेख अध्ययन के उद्देश्य के रूप में जीएमटी अनुदैर्ध्य कंपन का उपयोग करता है और ट्रांसड्यूसर के विभिन्न हिस्सों, विशेष रूप से जीएमएम रॉड को सटीक रूप से मॉडल करता है।पूर्ण संक्रमणकालीन समकक्ष ताप नेटवर्क (टीईटीएन) जीएमटी का एक मॉडल बनाया गया है।ट्रांसड्यूसर तापमान स्पेटियोटेम्पोरल विश्लेषण के लिए टीईटीएन मॉडल की सटीकता और प्रदर्शन का परीक्षण करने के लिए एक परिमित तत्व मॉडल और प्रायोगिक मंच बनाया गया था।
अनुदैर्ध्य रूप से दोलन करने वाले एचएमएफ के डिजाइन और ज्यामितीय आयाम क्रमशः चित्र 1 ए और बी में दिखाए गए हैं।
मुख्य घटकों में जीएमएम छड़ें, फील्ड कॉइल्स, स्थायी मैग्नेट (पीएम), योक, पैड, बुशिंग और बेलेविले स्प्रिंग्स शामिल हैं।उत्तेजना कुंडल और पीएमटी क्रमशः एचएमएम रॉड को एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र और एक डीसी पूर्वाग्रह चुंबकीय क्षेत्र प्रदान करते हैं।योक और बॉडी, जिसमें एक टोपी और आस्तीन शामिल है, DT4 नरम लोहे से बने होते हैं, जिसमें उच्च चुंबकीय पारगम्यता होती है।जीआईएम और पीएम रॉड के साथ एक बंद चुंबकीय सर्किट बनाता है।आउटपुट स्टेम और प्रेशर प्लेट गैर-चुंबकीय 304 स्टेनलेस स्टील से बने होते हैं।बेलेविले स्प्रिंग्स के साथ, तने पर एक स्थिर प्रीस्ट्रेस लगाया जा सकता है।जब एक प्रत्यावर्ती धारा ड्राइव कॉइल से होकर गुजरती है, तो एचएमएम रॉड तदनुसार कंपन करेगी।
अंजीर पर.2 जीएमटी के अंदर ताप विनिमय की प्रक्रिया को दर्शाता है।जीएमएम छड़ें और फील्ड कॉइल्स जीएमटी के लिए गर्मी के दो मुख्य स्रोत हैं।सर्पेन्टाइन अपनी गर्मी को शरीर के अंदर हवा के संवहन द्वारा और ढक्कन तक चालन द्वारा स्थानांतरित करता है।एचएमएम रॉड एक वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र की कार्रवाई के तहत चुंबकीय नुकसान पैदा करेगा, और गर्मी आंतरिक हवा के माध्यम से संवहन के कारण शेल में स्थानांतरित हो जाएगी, और चालन के कारण स्थायी चुंबक और योक में स्थानांतरित हो जाएगी।केस में स्थानांतरित गर्मी फिर संवहन और विकिरण द्वारा बाहर की ओर नष्ट हो जाती है।जब उत्पन्न ऊष्मा हस्तांतरित ऊष्मा के बराबर होती है, तो GMT के प्रत्येक भाग का तापमान स्थिर स्थिति में पहुँच जाता है।
अनुदैर्ध्य रूप से दोलन करने वाले जीएमओ में गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया: ए - गर्मी प्रवाह आरेख, बी - मुख्य गर्मी हस्तांतरण पथ।
एक्साइटर कॉइल और एचएमएम रॉड द्वारा उत्पन्न गर्मी के अलावा, एक बंद चुंबकीय सर्किट के सभी घटक चुंबकीय नुकसान का अनुभव करते हैं।इस प्रकार, जीएमटी के चुंबकीय नुकसान को कम करने के लिए स्थायी चुंबक, योक, टोपी और आस्तीन को एक साथ लेमिनेट किया जाता है।
जीएमटी थर्मल विश्लेषण के लिए टीईटीएन मॉडल के निर्माण में मुख्य चरण इस प्रकार हैं: पहले समान तापमान वाले घटकों को एक साथ समूहित करें और प्रत्येक घटक को नेटवर्क में एक अलग नोड के रूप में प्रस्तुत करें, फिर इन नोड्स को उचित गर्मी हस्तांतरण अभिव्यक्ति के साथ संबद्ध करें।नोड्स के बीच ताप संचालन और संवहन।इस मामले में, ताप नेटवर्क के समतुल्य मॉडल का निर्माण करने के लिए ताप स्रोत और प्रत्येक घटक से संबंधित ताप आउटपुट नोड और पृथ्वी के सामान्य शून्य वोल्टेज के बीच समानांतर में जुड़े हुए हैं।अगला कदम मॉडल के प्रत्येक घटक के लिए थर्मल नेटवर्क के मापदंडों की गणना करना है, जिसमें थर्मल प्रतिरोध, गर्मी क्षमता और बिजली की हानि शामिल है।अंत में, टीईटीएन मॉडल को सिमुलेशन के लिए स्पाइस में लागू किया गया है।और आप जीएमटी के प्रत्येक घटक का तापमान वितरण और समय क्षेत्र में इसका परिवर्तन प्राप्त कर सकते हैं।
मॉडलिंग और गणना की सुविधा के लिए, थर्मल मॉडल को सरल बनाना और उन सीमा स्थितियों को अनदेखा करना आवश्यक है जिनका परिणामों पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है18,26।इस आलेख में प्रस्तावित टीईटीएन मॉडल निम्नलिखित मान्यताओं पर आधारित है:
GMT में बेतरतीब ढंग से घाव वाली वाइंडिंग के साथ, प्रत्येक व्यक्तिगत कंडक्टर की स्थिति का अनुकरण करना असंभव या आवश्यक है।वाइंडिंग्स के भीतर गर्मी हस्तांतरण और तापमान वितरण को मॉडल करने के लिए अतीत में विभिन्न मॉडलिंग रणनीतियाँ विकसित की गई हैं: (1) मिश्रित तापीय चालकता, (2) कंडक्टर ज्यामिति पर आधारित प्रत्यक्ष समीकरण, (3) टी-समतुल्य थर्मल सर्किट29।
समग्र तापीय चालकता और प्रत्यक्ष समीकरणों को समतुल्य सर्किट टी की तुलना में अधिक सटीक समाधान माना जा सकता है, लेकिन वे सामग्री, कंडक्टर ज्यामिति और घुमावदार में अवशिष्ट हवा की मात्रा जैसे कई कारकों पर निर्भर करते हैं, जिन्हें निर्धारित करना मुश्किल है29।इसके विपरीत, टी-समतुल्य थर्मल योजना, हालांकि एक अनुमानित मॉडल है, अधिक सुविधाजनक30 है।इसे जीएमटी के अनुदैर्ध्य कंपन के साथ उत्तेजना कॉइल पर लागू किया जा सकता है।
गर्मी समीकरण के समाधान से प्राप्त एक्साइटर कॉइल और उसके टी-समतुल्य थर्मल आरेख का प्रतिनिधित्व करने के लिए उपयोग की जाने वाली सामान्य खोखली बेलनाकार असेंबली को अंजीर में दिखाया गया है।3. यह माना जाता है कि उत्तेजना कुंडल में ताप प्रवाह रेडियल और अक्षीय दिशाओं में स्वतंत्र है।परिधीय ताप प्रवाह की उपेक्षा की जाती है।प्रत्येक समतुल्य सर्किट T में, दो टर्मिनल तत्व के संबंधित सतह के तापमान का प्रतिनिधित्व करते हैं, और तीसरा टर्मिनल T6 तत्व के औसत तापमान का प्रतिनिधित्व करता है।P6 घटक का नुकसान "फ़ील्ड कॉइल हीट लॉस गणना" में गणना किए गए औसत तापमान नोड पर एक बिंदु स्रोत के रूप में दर्ज किया गया है।गैर-स्थिर सिमुलेशन के मामले में, ताप क्षमता C6 समीकरण द्वारा दी गई है।(1) को औसत तापमान नोड में भी जोड़ा जाता है।
जहां cec, ρec और Vec क्रमशः उत्तेजना कुंडल की विशिष्ट गर्मी, घनत्व और मात्रा का प्रतिनिधित्व करते हैं।
तालिका में।1 लंबाई एलसी, तापीय चालकता λec, बाहरी त्रिज्या rec1 और आंतरिक त्रिज्या rec2 के साथ उत्तेजना कुंडल के टी-समतुल्य थर्मल सर्किट के थर्मल प्रतिरोध को दर्शाता है।
एक्साइटर कॉइल और उनके टी-समतुल्य थर्मल सर्किट: (ए) आमतौर पर खोखले बेलनाकार तत्व, (बी) अलग अक्षीय और रेडियल टी-समतुल्य थर्मल सर्किट।
समतुल्य सर्किट टी को अन्य बेलनाकार ताप स्रोतों13 के लिए भी सटीक दिखाया गया है।जीएमओ का मुख्य ताप स्रोत होने के नाते, एचएमएम रॉड में इसकी कम तापीय चालकता के कारण असमान तापमान वितरण होता है, खासकर रॉड की धुरी के साथ।इसके विपरीत, रेडियल अमानवीयता को नजरअंदाज किया जा सकता है, क्योंकि एचएमएम रॉड का रेडियल ताप प्रवाह रेडियल ताप प्रवाह 31 से बहुत कम है।
रॉड के अक्षीय विवेक के स्तर को सटीक रूप से दर्शाने और उच्चतम तापमान प्राप्त करने के लिए, जीएमएम रॉड को अक्षीय दिशा में समान रूप से दूरी वाले एन नोड्स द्वारा दर्शाया जाता है, और जीएमएम रॉड द्वारा मॉडलिंग किए गए नोड्स एन की संख्या विषम होनी चाहिए।समतुल्य अक्षीय तापीय आकृतियों की संख्या n T चित्र 4 है।
GMM बार को मॉडल करने के लिए उपयोग किए जाने वाले नोड्स n की संख्या निर्धारित करने के लिए, FEM परिणाम अंजीर में दिखाए गए हैं।संदर्भ के रूप में 5.जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।4, एचएमएम रॉड की थर्मल योजना में नोड्स एन की संख्या को विनियमित किया जाता है।प्रत्येक नोड को टी-समतुल्य सर्किट के रूप में मॉडल किया जा सकता है।चित्र 5 से एफईएम के परिणामों की तुलना करने से पता चलता है कि एक या तीन नोड्स जीएमओ में एचआईएम रॉड (लगभग 50 मिमी लंबी) के तापमान वितरण को सटीक रूप से प्रतिबिंबित नहीं कर सकते हैं।जब n को 5 तक बढ़ाया जाता है, तो सिमुलेशन परिणाम में काफी सुधार होता है और FEM के करीब पहुंचता है।n को और बढ़ाने से अधिक गणना समय की कीमत पर बेहतर परिणाम भी मिलते हैं।इसलिए, इस आलेख में, GMM बार के मॉडलिंग के लिए 5 नोड्स का चयन किया गया है।
किए गए तुलनात्मक विश्लेषण के आधार पर, एचएमएम रॉड की सटीक थर्मल योजना चित्र 6 में दिखाई गई है। टी1 ~ टी5 छड़ी के पांच खंडों (खंड 1 ~ 5) का औसत तापमान है।P1-P5 क्रमशः छड़ के विभिन्न क्षेत्रों की कुल तापीय शक्ति का प्रतिनिधित्व करते हैं, जिस पर अगले अध्याय में विस्तार से चर्चा की जाएगी।C1~C5 विभिन्न क्षेत्रों की ताप क्षमता है, जिसकी गणना निम्नलिखित सूत्र द्वारा की जा सकती है
जहां क्रोड, ρरोड और वीरोड एचएमएम रॉड की विशिष्ट ताप क्षमता, घनत्व और आयतन को दर्शाते हैं।
एक्साइटर कॉइल के समान विधि का उपयोग करके, चित्र 6 में एचएमएम रॉड के गर्मी हस्तांतरण प्रतिरोध की गणना इस प्रकार की जा सकती है
जहां एलरोड, रॉड और λरोड क्रमशः जीएमएम रॉड की लंबाई, त्रिज्या और तापीय चालकता का प्रतिनिधित्व करते हैं।
इस आलेख में अध्ययन किए गए अनुदैर्ध्य कंपन जीएमटी के लिए, शेष घटकों और आंतरिक वायु को एकल नोड कॉन्फ़िगरेशन के साथ मॉडल किया जा सकता है।
इन क्षेत्रों को एक या अधिक सिलेंडरों से युक्त माना जा सकता है।एक बेलनाकार भाग में विशुद्ध रूप से प्रवाहकीय ताप विनिमय कनेक्शन को फूरियर ताप चालन कानून द्वारा परिभाषित किया गया है
जहां λnhs सामग्री की थर्मल चालकता है, lnhs अक्षीय लंबाई है, rnhs1 और rnhs2 क्रमशः गर्मी हस्तांतरण तत्व की बाहरी और आंतरिक त्रिज्या हैं।
इन क्षेत्रों के लिए रेडियल थर्मल प्रतिरोध की गणना करने के लिए समीकरण (5) का उपयोग किया जाता है, जिसे चित्र 7 में आरआर4-आरआर12 द्वारा दर्शाया गया है। साथ ही, समीकरण (6) का उपयोग अक्षीय थर्मल प्रतिरोध की गणना करने के लिए किया जाता है, जो चित्र में आरए15 से आरए33 तक दर्शाया गया है। 7.
उपरोक्त क्षेत्र के लिए एकल नोड थर्मल सर्किट की ताप क्षमता (चित्र 7 में C7-C15 सहित) के रूप में निर्धारित की जा सकती है
जहां ρnhs, cnhs, और Vnhs क्रमशः लंबाई, विशिष्ट ऊष्मा और आयतन हैं।
जीएमटी के अंदर हवा और मामले की सतह और पर्यावरण के बीच संवहनशील गर्मी हस्तांतरण को एकल तापीय चालन अवरोधक के साथ निम्नानुसार तैयार किया गया है:
जहां A संपर्क सतह है और h ऊष्मा स्थानांतरण गुणांक है।तालिका 232 थर्मल सिस्टम में उपयोग किए जाने वाले कुछ विशिष्ट एच को सूचीबद्ध करती है।तालिका के अनुसार.थर्मल प्रतिरोधों RH8-RH10 और RH14-RH18 के 2 ताप हस्तांतरण गुणांक, अंजीर में HMF और पर्यावरण के बीच संवहन का प्रतिनिधित्व करते हैं।7 को 25 W/(m2 K) के स्थिर मान के रूप में लिया जाता है।शेष ताप अंतरण गुणांक 10 W/(m2 K) के बराबर सेट किए गए हैं।
चित्र 2 में दिखाई गई आंतरिक ताप स्थानांतरण प्रक्रिया के अनुसार, टीईटीएन कनवर्टर का पूरा मॉडल चित्र 7 में दिखाया गया है।
जैसा कि चित्र में दिखाया गया है।7, GMT अनुदैर्ध्य कंपन को 16 गांठों में विभाजित किया गया है, जिन्हें लाल बिंदुओं द्वारा दर्शाया गया है।मॉडल में दर्शाए गए तापमान नोड्स संबंधित घटकों के औसत तापमान के अनुरूप हैं।परिवेश तापमान T0, GMM रॉड तापमान T1~T5, एक्साइटर कॉइल तापमान T6, स्थायी चुंबक तापमान T7 और T8, योक तापमान T9~T10, केस तापमान T11~T12 और T14, इनडोर वायु तापमान T13 और आउटपुट रॉड तापमान T15।इसके अलावा, प्रत्येक नोड C1 ~ C15 के माध्यम से जमीन की थर्मल क्षमता से जुड़ा हुआ है, जो क्रमशः प्रत्येक क्षेत्र की थर्मल क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है।P1~P6 क्रमशः GMM रॉड और एक्साइटर कॉइल का कुल ताप उत्पादन है।इसके अलावा, आसन्न नोड्स के बीच गर्मी हस्तांतरण के लिए प्रवाहकीय और संवहन प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करने के लिए 54 थर्मल प्रतिरोधों का उपयोग किया जाता है, जिनकी गणना पिछले अनुभागों में की गई थी।तालिका 3 कनवर्टर सामग्रियों की विभिन्न तापीय विशेषताओं को दर्शाती है।
हानि की मात्रा और उनके वितरण का सटीक अनुमान विश्वसनीय थर्मल सिमुलेशन करने के लिए महत्वपूर्ण है।जीएमटी द्वारा उत्पन्न गर्मी के नुकसान को जीएमएम रॉड के चुंबकीय नुकसान, एक्साइटर कॉइल के जूल नुकसान, यांत्रिक नुकसान और अतिरिक्त नुकसान में विभाजित किया जा सकता है।ध्यान में रखे गए अतिरिक्त नुकसान और यांत्रिक नुकसान अपेक्षाकृत छोटे हैं और इन्हें नजरअंदाज किया जा सकता है।
एसी उत्तेजना कुंडल प्रतिरोध में शामिल हैं: डीसी प्रतिरोध आरडीसी और त्वचा प्रतिरोध रु।
जहाँ f और N उत्तेजना धारा की आवृत्ति और घुमावों की संख्या हैं।lCu और rCu कुंडल की आंतरिक और बाहरी त्रिज्या, कुंडल की लंबाई और तांबे के चुंबकीय तार की त्रिज्या हैं, जैसा कि इसके AWG (अमेरिकन वायर गेज) संख्या द्वारा परिभाषित किया गया है।ρCu इसके कोर की प्रतिरोधकता है।µCu इसके कोर की चुंबकीय पारगम्यता है।
फ़ील्ड कॉइल (सोलनॉइड) के अंदर वास्तविक चुंबकीय क्षेत्र रॉड की लंबाई के साथ एक समान नहीं है।एचएमएम और पीएम छड़ों की कम चुंबकीय पारगम्यता के कारण यह अंतर विशेष रूप से ध्यान देने योग्य है।लेकिन यह अनुदैर्ध्य रूप से सममित है।चुंबकीय क्षेत्र का वितरण सीधे एचएमएम रॉड के चुंबकीय नुकसान के वितरण को निर्धारित करता है।इसलिए, नुकसान के वास्तविक वितरण को प्रतिबिंबित करने के लिए, माप के लिए चित्र 8 में दर्शाई गई एक तीन-खंड वाली छड़ी ली जाती है।
गतिशील हिस्टैरिसीस लूप को मापकर चुंबकीय हानि प्राप्त की जा सकती है।चित्र 11 में दिखाए गए प्रायोगिक प्लेटफ़ॉर्म के आधार पर, तीन गतिशील हिस्टैरिसीस लूप मापे गए।इस शर्त के तहत कि जीएमएम रॉड का तापमान 50 डिग्री सेल्सियस से नीचे स्थिर है, प्रोग्राम करने योग्य एसी बिजली की आपूर्ति (क्रोमा 61512) फ़ील्ड कॉइल को एक निश्चित सीमा में चलाती है, जैसा कि चित्र 8 में दिखाया गया है, चुंबकीय क्षेत्र की आवृत्ति उत्पन्न होती है। परीक्षण धारा और परिणामी चुंबकीय प्रवाह घनत्व की गणना जीआईएम रॉड से जुड़े इंडक्शन कॉइल में प्रेरित वोल्टेज को एकीकृत करके की जाती है।कच्चा डेटा मेमोरी लॉगर (MR8875-30 प्रति दिन) से डाउनलोड किया गया था और चित्र 9 में दिखाए गए मापा गतिशील हिस्टैरिसीस लूप प्राप्त करने के लिए MATLAB सॉफ़्टवेयर में संसाधित किया गया था।
मापा गतिशील हिस्टैरिसीस लूप: (ए) खंड 1/5: बीएम = 0.044735 टी, (बी) खंड 1/5: एफएम = 1000 हर्ट्ज, (सी) खंड 2/4: बीएम = 0.05955 टी, (डी) खंड 2/ 4: एफएम = 1000 हर्ट्ज, (ई) खंड 3: बीएम = 0.07228 टी, ​​(एफ) खंड 3: एफएम = 1000 हर्ट्ज।
साहित्य 37 के अनुसार, एचएमएम छड़ों की प्रति इकाई मात्रा में कुल चुंबकीय हानि पीवी की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है:
जहां एबीएच चुंबकीय क्षेत्र आवृत्ति एफएम पर उत्तेजना वर्तमान आवृत्ति एफ के बराबर बीएच वक्र पर माप क्षेत्र है।
बर्टोटी हानि पृथक्करण विधि38 के आधार पर, GMM रॉड की प्रति इकाई द्रव्यमान Pm चुंबकीय हानि को हिस्टैरिसीस हानि Ph, एड़ी धारा हानि Pe और विषम हानि Pa (13) के योग के रूप में व्यक्त किया जा सकता है:
इंजीनियरिंग परिप्रेक्ष्य38 से, विषम हानियों और एड़ी धारा हानियों को एक शब्द में जोड़ा जा सकता है जिसे कुल एड़ी धारा हानि कहा जाता है।इस प्रकार, घाटे की गणना के सूत्र को निम्नानुसार सरल बनाया जा सकता है:
समीकरण में.(13)~(14) जहां बीएम रोमांचक चुंबकीय क्षेत्र के चुंबकीय घनत्व का आयाम है।केएच और केसी हिस्टैरिसीस हानि कारक और कुल एड़ी वर्तमान हानि कारक हैं।