Dissertação

{en_GB=Design Optimization of the ITER In-Vessel Plasma-Position Reflectometry System Antenna} {} EVALUATED

{pt=Este trabalho apresenta um estudo de análise estrutural termoelástica e desenvolvimento de um design óptimo para a antena pertencente ao ITER PPR, utilizando análises termo-estruturais de FE implementadas no programa comercial ANSYS. Assim, é desenvolvida uma metodologia bi-direccional de CAD-FE, são realizados alguns estudos paramétricos e é utilizada a metodologia de optimização topológica SIMP, tal como os algoritmos ASO e AMO. Os parâmetros considerados são as dimensões da cobertura de material adicional para minimizar as temperaturas e deslocamentos máximos da antena. Inicialmente, um estudo paramétrico sobre a temperatura e deslocamentos máximos obtidos na antena é realizado para determinar o intervalo de optimização de interesse. Seguidamente, os métodos de optimização ASO e AMO são utilizados nestes intervalos para encontrar distribuições de material optimizadas na antena. Os modelos obtidos apresentam máximos mais baixos da temperatura máxima registada ao longo da antena (10 %), temperaturas médias mais baixas (10 %) e deslocamentos máximos mais baixos ao longo da antena (18 %). Neste estudo, os resultados obtidos com optimização topológica tendem a remover a maioria do material nas áreas de concepção, que é um efeito conhecido. A cobertura adicional em praticamente todo o comprimento da antena é capaz de reduzir a temperatura e deslocamentos máximos, sendo uma contribuição para o seu design. Um dos importantes aspectos a ter em consideração é a definição de uma forma de confirmar, sem testes experimentais, a súbita mudança observada na resposta estrutural da antena quando sujeita a radiação de calor e ao seu próprio peso nas condições analisadas., en=This dissertation presents a study focused on thermoelastic structural analysis and development of an optimized design for the ITER in-vessel PPR antenna using thermal-structural finite element (FE) analysis implemented in the commercial FE program ANSYS. For it, a two-way parameterized CAD-FE methodology is developed, some parametric studies performed, and the SIMP topology optimization and ASO and AMO algorithms are used. The parameters considered are the dimensions of additional material coverage to minimize the maximum temperatures and displacements of the antenna. Initially, a parametric study regarding the maximum temperature and displacement achieved in the antenna is performed to establish the optimization interval of interest. Afterwards, optimization methods ASO and AMO are used in these intervals to find optimized material distributions in the antenna. The optimized designs obtained present both lower maximums in the achieved maximum temperature along the antenna (10%) as well as for average temperatures (10%) and maximum displacement along the antenna (18%). In this particular case, the results obtained with topology optimization tend to remove most of the material in the design areas which is a known effect. An achieved contribution to the antenna design, is that additional coverage in thickness in practically all the length is able to reduce the maximum temperature and displacement. One of the most important aspects to consider is to set a way to confirm, if possible without experimental test, the sudden change observed in the structural response of the antenna when subject to heat radiation and its self-weight in the conditions here analyzed. }
{pt=ITER, antena de PPR, Optimização, Minimização de Temperatura, Minimização de Deformação, en=ITER, PPR antenna, Optimization, Temperature Minimization, Displacement Minimization}

Novembro 11, 2016, 11:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

Hugo Filipe Diniz Policarpo

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Colaborador Não Remunerado Docente

ORIENTADOR

Miguel António Lopes de Matos Neves

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar