نام پژوهشگر: سیدحسین مسروری سعادت

شبیه سازی عددی جریان دوفازی درکانال انتقال گاز پیل سوختی پلیمری
پایان نامه وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی - دانشکده مهندسی مکانیک 1390
  سیدحسین مسروری سعادت   مجید قاسمی

در جهان امروز برای غلبه بر معضل کاهش منابع سوخت های فسیلی و نیز مشکلات زیست محیطی ناشی از آن فناوری های جایگزینی معرفی شده اند. در میان این فناوری ها، پیل های سوختی به عنوان گزینه ای جدی برای تامین انرژی در مقیاسی وسیع و طولانی مدت مطرح می باشد. از این میان، پیل سوختی پلیمری که تنها با ترکیب اکسیژن و هیدروژن و تولید آب، انرژی آزادشده در طی فرایند را به برق تبدیل می کند، به عنوان انرژی پاک بسیار مورد توجه می باشد. مهم ترین موانع در راستای تجاری سازی این فناوری، مشکلات مربوط به کنترل میزان آب تولیدی و مدیریت آن در پیل سوختی، مدیریت گرما و غیره می باشد. برای حل مشکل مدیریت آب در پیل سوختی، روش های مختلفی پیشنهاد شده است که بخش مهمی از آن شامل بهبود طراحی میدان های جریان می باشد؛ که البته در بیشتر موارد با افت فشار زیاد در کانال همراه می باشد. برای کاستن از مشکل افت فشار زیاد نیز تحقیقات محدودی انجام گرفته است. یکی از راه حل های جدید برای کاستن از مشکل افت فشار زیاد در کانال و نیز بهبود انتقال واکنش دهنده ها، شیب دار نمودن کانال می باشد که سبب ایجاد جابجایی اجباری در محیط متخلخل نیز می گردد. ضمن اینکه به علت ابعاد هندسی کوچک، اثرات نیروهای کشش سطحی از اهمیت ویژه ای برخوردار می شوند. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار دینامیک سیالات محاسباتی فلوئنت و استفاده از قابلیت تعریف توابع کاربر، جریان دو فاز گاز-مایع در کانال با اعمال تابع هافمن برای زاویه تماس دینامیک و روش حجم سیال برای مدل دوفاز، برای کانال های مستقیم و شیب دار، و سپس جریان دوفاز قطرات، در میدان جریان کانال های موازی به همراه منیفولدهای ورودی و خروجی متداول و اصلاح شده شبیه سازی شده است. در قسمت اول، اثر سرعت های مختلف جریان هوای ورودی و اندازه ظهور قطرات مایع بر روی سطح به عنوان شرایط مختلف کاری پیل سوختی پلیمری در هندسه های مستقیم وشیب دار، بر مدت زمان خروج، افت فشار کلی و گذرای کانال ها، دینامیک و مکانیزم های غالب در حرکت قطرات بررسی شده اند و سپس به بررسی وضعیت میدان جریان موازی در حضور قطرات مایع و اصلاح طرح متداول و پیشنهاد طرحی جدید برای آن به منظور بهبود مدیریت آب در کانال پرداخته است.