شبیه سازی عددی جریان تپشی در پیل سوختی پلیمری با کانال جریان در هم پیچیده
چکیده
در این پژوهش عملکرد پیل سوختی با کانال جریان در هم پیچیده مورد مطالعه قرارگرفته است. به منظور شبیه سازی فرایندهای پیل سوختی از یک مدل عددی دو بعدی، هم دما، گذرا، دو فازی و چند جزئی استفاده شده است. مدل ایجاد شده شامل لایه ی نفوذ گازی کاتدی می باشد و لایه ی کاتالیستی کاتد به صورت یک لایه ی بی نهایت باریک در نظر گرفته شده است. مقایسه ی نتایج به دست آمده با نتایج کارهای موجود نشان دهنده ی این امر می باشد که شبیه سازی با دقت خوبی انجام گرفته است. در این شبیه سازی تأثیر برخی پارامترهای هندسی و عملکردی موردمطالعه قرار گرفته است. از نتایج به دست آمده مشخص شده است که افزایش اختلاف فشار بین کانال های ورودی و خروجی می تواند موجب افزایش عملکرد پیل سوختی گردد. همچنین نتایج نشان دهنده ی اهمیت در نظر گرفتن فشردگی غیریکنواخت لایه ی نفوذ گازی در اثر نیروی به هم بستن اجزای پیل سوختی در شبیه سازی می باشد. در این مطالعه از جریان ورودی هوا به صورت تپشی استفاده گردید که نتایج به دست آمده در مقایسه با نتایج حاصل از جریان ورودی پیوسته نشان دهنده ی تأثیرگذاری جریان تپشی در دفع آب و کاهش غرقابگی لایه ی نفوذ گازی کاتد و درنتیجه بهبود عملکرد پیل سوختی می باشد. عملکرد پیل سوختی به تغییرات فرکانس در محدوده در نظر گرفته شده در این مطالعه وابستگی چندانی نشان نداده است اما افزایش دامنه ی تپش ورودی تأثیر قابل توجهی بر روی افزایش عملکرد دارا می باشد. همچنین بررسی ها نشان داده است که استفاده از جریان تپشی در فشارهای متوسط پایین تر نتایج بهتری را به همراه دارد.