تدريسي في قسم هندسة الميكاترونكس يحصل على شهادة الدكتوراه من جامعة نيوكاسل – المملكة المتحدة

تدريسي في قسم هندسة الميكاترونكس يحصل على شهادة الدكتوراه من جامعة نيوكاسل – المملكة المتحدة

حصل التدريسي في قسم هندسة الميكاترونكس المدرس المبتعث أصلان صباح الدين جلال عبدي على شهادة الدكتوراة من جامعة نيوكاسل – المملكة المتحدة في تخصص الهندسة الكهربائية – المكائن الكهربائية المتقدمة.

عنوان البحث: تصميم و دراسة خواص المولد الخطي الأسطواني ذو المجال المرّكَز للإستخدام مع محرك احتراق خارجي ذو المكبس الحر .

Design and performance investigation of Flux – Concentrated Tubular Linear Generator for an External Combustion Free Piston Engine

من اليمين: المشرف الأول، الباحث، الممتحن الداخلي، الممتحن الخارجي

خلاصة البحث:

إن الرغبة العالمية المتزايدة في إيجاد أنظمة توليد الطاقة الكهربائية ذات الكفاءة العالية في استهلاك الوقود والحاجة إلى مصادر طاقة صديقة للبيئة تدفع الكثير من الأبحاث الحالية في مجال توليد الطاقة الكهربائية. أن تكنولوجيا توليد الطاقة الخطي، حيث يتم تشغيل ماكنة توليد خطية مباشرة من قبل محرك حر المكبس، يمثل احد هذه الانظمة مع قابلية التطبيق في مجالات متعددة وباحجام وسعات مختلفة. وحدات الطاقة المستقلة، وأنظمة الطاقة المتداخلة ومتطلبات توسيع المدى للمركبات الكهربائية كلها تطبيقات محتملة لهذه التكنولوجيا.

العمل المقدم في هذه الأطروحة تضمن استكشاف تطبيق تكنولوجيا توليد الطاقة الخطية مع وجود مغانط دائمة في مولد الطاقة الخطي والذي صمم وفقا لمحددات وخواص المحرك الخطي ذو ال(5 كيلو واط) التشغيلية للمنظومة. يستخدم المحرك الخطي بنية المكبس الحر المزدوج التمثيل ويعمل على دورة الاحتراق الخارجي (دورة جول) متغلبا على المحركات الدوارة (التوربينية) ذات الكفاءة المنخفضة الكامنة في توربينات الغاز باحجامها الصغيرة. تم إستخدام برنامج التحليلات العددية الثنائي (FEA) بشقيه الثابت و الديناميكي والخاص بنمذجة وتصميم المكائن الكهربائية وإستحداث طريقة جديدة وسريعة لتصميم المولد الخطي بالإعتماد على مواصفات المحرك التشغيلية جنبا إلى جنب مع محددات المنظومة الهندسية لضمان الحصول على الحجم الأمثل والكفاءة العظمى للمنظومة. تم توضيح طريقة إختيار أعداد الأخاديد والأقطاب الممكن للتصميم مع دراسة تأثير المواد الأساسية المكونة للدائرة المغناطيسية للماكنة، هذا بالإضافة إلى دراسة تأثير عدد الأقطاب ومنظومة إستهلاك الطاقة الكهربائية على خواص الماكنة الحركية، إحتساب أوزان مواد بناء الماكنة وقابلية تصنيع الماكنة. تم إثبات كفاءة طريقة التصميم عند مقارنة خواص الأنموذج الأمثل مع نتائج الفحوصات المختبرية للماكنة التي صنعت لهذا الغرض مع شرح مفصل لعملية تصنيع أجزاء الماكنة و المعوقات أثناء عملية تجميع الماكنة ومحدوديات منظومة الفحص.

تم بناء إنموذج  رياضي عام للماكنة الخطية مع الأخذ بنظر الإعتبار كل الخواص الحركية والقوى للماكنة بالإضافة إلى كل متغيرات الخسائر الكهرومغناطيسية في قلب الماكنة المغناطيسي، الخسائر النحاسية و الطاقة المتولدة. هذا الموديل الرياضي يعتبر الأول من نوعه لتمثيل هذه النوع من المكائن الكهربائية حيث تم إستخدامه لدراسة تأثير القوى الناتجة من الشد المغناطيسي بين المغانط و القلب المغناطيسي (cogging force)على خواص المنظومة الحركية والخسائر الناتجة في كل من الكفاءة و الطاقة الكهربائية. ساعد هذا الموديل الرياضي علىإبتكار طريقة جديدة لتقليل تأثير هذه القوى بشكل كبير، سهولة التصنيع وبدون إشغال أي حيز هندسي ملموس للمنظومة عند مقارنته بالطرق السابقة.

البحوث المنشورة:

قام الباحث خلال فترة العمل بنشر بحوث عدد (4) تم تقديمها في مؤتمرات علمية عالمية في كل من بريطانيا (2 بحث)، الصين (1 بحث) و أميركا (1 بحث)، هذا بالإضافة إلى نشر أحد البحوث في مجلة (Energy Procedia) ضمن عدد خاص بدوريات المؤتمر الثالث. البحوث المنشورة موضحة في أدناه:

1.     Aslan Sa. Jalal, Nick J. Baker and Dawei Wu, “Design of tubular moving magnet Linear Generator for use with an external combustion – free piston engine,” 8th IET International Conference on Power Electronics, Machines and Drives (PEMD 2016), Glasgow, UK, 2016.

2.     Aslan Sa. Jalal, Nick J. Baker and Dawei Wu, “Electrical Machine Design for use in an External Combustion Free Piston Engine,” The 5th IET International Conference on Renewable Power Generation (RPG), London, UK, 2016.

3.     Dawei Wu, Aslan Sa. Jalal and Nick J. Baker, “A coupled model of the Linear Joule Engine integrated with a tubular permanent magnet Linear Generator,” The 8th International Conference on Applied Energy (ICAE2016), Beijing, China, 2016.

4.     Aslan Sa. Jalal, Nick J. Baker and Dawei Wu, “The effect of power converter on the design of a Linear Generator for use with a Joule Cycle-Free Piston Engine,” IEEE International Electrical Machines and Drives Conference IEEE (IEMDC2017), Miami, Florida USA, 2017.

5.     Dawei Wu, Aslan Sa Jalal and Nick J. Baker, “A Coupled Model of the Linear Joule Engine with Embedded Tubular Permanent Magnet Linear Generator,” Energy Procedia, Vol. (105), pp. 1986-1991, May 2017.