1403/02/04
رفعت محمدی

رفعت محمدی

مرتبه علمی: دانشیار
ارکید: https://orcid.org/0000-0003-3675-4851
تحصیلات: دکترای تخصصی
اسکاپوس: 6601987496
دانشکده: دانشکده فنی مهندسی
نشانی: دانشگاه اراک، گروه مهندسی مکانیک
تلفن:

مشخصات پژوهش

عنوان
مدل سازی عددی و بهینه سازی چند هدفی توزیع جریان سیال در پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای با ساختار کانالهای موازی
نوع پژوهش
پایان نامه های تقاضا محور و غیر تقاضا محور
کلیدواژه‌ها
مدل سازی عددی، پیل سوختی اکسیدجامد، آرایش جریان موازی، بهینه سازی چند هدفی
سال 1400
پژوهشگران فرزاد ویسمه(دانشجو)، رفعت محمدی(استاد راهنما)

چکیده

در این پایان نامه یک پیل سوختی اکسید جامد صفحه ای با ساختار کانال های موازی با آرایش های U، Z و I به صورت سه بعدی به کمک نرم افزار فلوئنت شبیه سازی شده است. جریان در این شبیه سازی آرام و دائم فرض شده است. نتایج شبیه سازی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده و صحت نتایج شبیه سازی بررسی گردیده است. نتایج نشان می دهد که پیل سوختی با آرایش جریان موازی نوع I نسبت به دیگر آرایش های جریان از نظر تولید توان خالص عملکرد بهتری دارد. لذا آرایش I به عنوان آرایش اصلی در بررسی های بعدی مدنظر قرار گرفت. در ادامه تاثیر پارامترهای مختلف عملکردی و هندسی بر عملکرد پیل با آرایش I بررسی شده است. نتایج مطالعه پارامتری نشان داد که تغییر برخی پارامترها مانند عرض هدرها و همچنین عرض دریچه های ورودی و خروجی تاثیر ثابت و مشخصی بر عملکرد پیل دارد، به اینصورت که افزایش این پارامترها باعث افزایش حداکثر 10.8 درصدی توان خالص پیل نسبت به حالت مبنا می گردد. در حالیکه تغییر برخی پارامترها مانند دبی گازهای ورودی به آند یا کاتد و عرض کانال های جریان تاثیر ثابت و مشخصی بر عملکرد پیل ندارد، به این صورت که با افزایش عرض کانال ها تا یک مقدار خاصی، توان خالص پیل حداکثر 5.44 درصد نسبت به حالت مبنا افزایش یافته و سپس با افزایش بیشتر عرض توان خالص پیل کاهش پیدا می کند. این اتفاق با افزایش دبی سمت آند و کاتد هم تکرار می شود به این صورت که با افزایش دبی ورودی به آند و دبی ورودی به کاتد تا یک مقدار خاصی، توان خالص حداکثر 8 درصد برای دبی سمت آند و 4.76 درصد برای دبی سمت کاتد نسبت به حالت مبنا افزایش یافته و سپس با افزایش بیشتر پارامتر های مذکور توان خالص پیل کاهش پیدا می کند. همچنین تاثیر پارامترهای مختلف بر حداکثر دمای ایجاد شده در پیل اغلب در تضاد با تاثیر بر توان خالص پیل است و تغییراتی که منجر به افزایش توان خالص پیل می شوند، موجب افزایش حداکثر دمای به وجود آمده در پیل هم می شوند. به همین دلیل برای یافتن مقادیر بهینه پارامترهای مذکور لازم است بهینه سازی انجام شود. برای بهینه سازی الگوریتم ژنتیک چند هدفی به کار رفته که در آن به حداکثر رساندن توان خالص تولیدی و به حداقل رساندن ماکزیمم دما به عنوان اهداف بهینه سازی در نظر گرفته شده است. بهینه سازی چند هدفی در دو بخش انجام شده است. در بهینه سازی نوع اول 9 پارامتر هندسی ب