Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/9024
Title: Εξομοίωση αποτελεσμάτων κεραυνικού πλήγματος σε μεταλλικό πλοίο
Other Titles: Simulation of lightning effects on metallic ship
Authors: Χολέβας, Αναστάσιος
Keywords: Κεραυνοί
Κεραυνικά πλήγματα
Μεταλλικά πλοία
Keywords (translated): Thunders
Lighting strikes
Metallic ships
10/350 μs
8/20 μs
Abstract: Τα πλοία συχνά αποτελούν στόχο κεραυνικών πληγμάτων. Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη και η εξομοίωση κεραυνικών πληγμάτων σε διάφορα σημεία στην επιφάνεια ενός μεταλλικού πλοίου. Η εξομοίωση έγινε με τη χρήση του λογισμικού πακέτου COMSOL Multiphysics. Στο 1ο κεφάλαιο, γίνεται μια συνοπτική παρουσίαση των διαφόρων περιπτώσεων όπου ένα πλοίο μπορεί να αντιμετωπίσει προβλήματα από την πτώση κεραυνών. Παρουσιάζονται ακόμη, τα διάφορα είδη κεραυνικών πληγμάτων, τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και οι επαγόμενες τάσεις που αυτά δημιουργούν στο χώρο και οι επιπτώσεις ενός άμεσου κεραυνικού πλήγματος σε ένα πλοίο. Τέλος, γίνετε αναφορά στα ισχύον διεθνή πρότυπα για την αντιμετώπιση των κεραυνικών πληγμάτων στην ναυσιπλοΐα. Στο 2ο κεφάλαιο, περιγράφεται αναλυτικά η δημιουργία του μοντέλου εξομοίωσης, στο περιβάλλον χρήσης του προγράμματος COMSOL, ξεκινώντας από την δημιουργία του μοντέλου του πλοίου και της θάλασσας σε 3D διαστάσεις. Ακολουθεί η διαδικασία διακριτοποίησης και η εισαγωγή της φυσικής του προβλήματος με την δημιουργία των δυο επικρατέστερων πειραματικών κυματομορφών για την αναπαράσταση των κεραυνικών πληγμάτων. Τέλος, περιγράφονται οι διάφορες μελέτες που δύναται να υλοποιήσει το πρόγραμμα και τα εργαλεία που προσφέρει για την λεπτομερέστερη απεικόνιση των αποτελεσμάτων της εξομοίωσης. Στο 3ο κεφάλαιο, παρουσιάζονται τα αποτελέσματα των εξομοιώσεων που πραγματοποιήθηκαν με την χρήση του συγκεκριμένου προγράμματος. Τα αποτελέσματα παρουσιάζονται χωρισμένα σε 4 υποκεφάλαια (ένα για κάθε διαφορετικό σημείο επαφής με τον κεραυνό στην επιφάνεια του πλοίου – πλώρη, 2 ιστία, πρύμνη) και για τις 2 περιπτώσεις κεραυνικών πληγμάτων (πειραματικές κυματομορφές 10/350μs και 8/20μs) με την χρήση χρονικών γραφημάτων και χρωματικών διαγραμμάτων. Τα μεγέθη που επιλέχθηκαν να καταγράφει το πρόγραμμα στην επιφάνεια του πλοίου αλλά και στο σύνολο του όγκου του είναι η ένταση της πυκνότητας ρεύματος και η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Στο 4ο κεφάλαιο, εξάγονται τα συμπεράσματα της εργασίας με βάση τα στοιχεία που συλλέχθησαν από τις προσομοιώσεις, και ομαδοποιούνται τα αποτελέσματα για σύγκριση των τιμών.
Abstract (translated): Naval ships are possible targets of a lighting strike. Aim of this diploma thesis is to study and simulate lighting strikes at various points on the surface of a metallic ship. The simulation was executed using the software package COMSOL Multiphysics. In chapter one, a summary of the different cases where a ship could face problems from lightning is given. In addition, the different types of lightning strikes are presented along with the electromagnetic fields and induced voltages they evoke in the area and the outcomes of a direct lightning strike on the surface of a ship. Concluding there are references to the existing international standards for lightning strikes and protection and their implement on naval ships. In the second chapter, details are given for the creation of the simulation model in COMSOL Multiphysics, starting from building the ship and the sea model, in 3D dimensions. Afterwards, the discretization process and the introduction of the physical problem with the creation of two experimental waveforms for the representation of lightning strikes are explained. Finally, we describe the various studies that the program is capable to perform and the analysis and presentation tools we can use to modify the outcomes. In chapter 3, the performed simulations are presented. The results are divided into four subsections (one at each point of contact with the thunder on the surface of the ship - the bow, 2 sails, stern) and 2 cases of lightning strikes (experimental waveforms 10 / 350μs and 8 / 20μs) using time graphs and color charts. The expressions that we choose to be recorded by the program are the intensity of the current density and the intensity of the electric field on the surface of the vessel and on its entire volume. In chapter 4, the conclusions of the work, based on the data collected from the simulations, are stated and the results are grouped into graphs for comparison.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογ. (ΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Cholevas(ele).pdf7.22 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons