عنوان	بررسی عددی اثر فشردگی لایه نفوذ گازی در مدیریت آب تشکیل شده در پیل سوختی پلیمری به روش شبکه بولتزمن
نوع پژوهش	پایان نامه
کلیدواژه‌ها	فشردگی لایه نفوذ گازی-پیل سوختی پلیمری-روش شبکه بولتزمن
چکیده	امروزه پیل سوختی غشاء تبادل پروتونی به دلایلی همچون حجم و وزن کمتر، امکان کار در دمای پایین با توان خروجی بالا، اثرات مخرب زیست‌محیطی ناچیز و زمان شروع به کار اندک در مقایسه با سایر پیل‌های سوختی به‌طور گسترده‌تری مورداستفاده قرارگرفته است. از مهم‌ترین کاربردهای آن می‌توان به استفاده در حمل و نقل و صنایع اتومبیل سازی، منابع تغذیه متحرک، تلفن‌های همراه، تولید برق موضعی (در سایت‌ها)، فضاپیماها و سفرهای فضایی و غیره اشاره نمود. با این وجود، شبیه سازی آن‌ها به دلیل فیزیک و ریز ساختار نسبتاً پیچیده آن‌ها با دشواری‌هایی همراه بوده است. یکی از مواردی که در مقیاس واقعی کمتر به آن پرداخته شده است اثرات فشرده سازی لایه انتقالی متخلخل بر دینامیک حرکت آب مایع در پیل سوختی پلیمری است؛ بنابراین در این رساله ابتدا حرکت قطرات آب در داخل کانال گازی مدل‌سازی شده است، سپس دینامیک حرکت آب مایع تزریق شده به لایه انتقالی متخلخل فشرده در دو بخش مختلف (یک تزریق از وسط ناحیه محاسباتی و 10 تزریق به‌طور تصادفی از ناحیه‌های مختلف) در یک پیل سوختی پلیمری با کانال ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفته است. روش عددی مورد استفاده بر مبنای شبکه بولتزمن دو بعدی است که با استفاده از روش چند فازی چند جزئی شان و چن شبیه سازی شده است. به‌منظور دستیابی به شرایط فیزیکی واقعی آب و هوا مانند نسبت ویسکوزیته و نسبت چگالی بالا، بین فاز مایع و گاز، از معادله کارناهان-استارلینگ برای جزء غیر ایده‌آل استفاده شده است. همچنین برای پایداری و دقت بالاتری در حل مسئله از روش MRT در عملگر برخورد استفاده شده است. در این رساله اثر پارامترهایی مانند ضریب فشرده سازی، اثر دما، عدد کاپیلاری، زاویه تماس و ضخامت نفوذ لایه میکرو متخلخل مورد بررسی و تجزیه تحلیل قرار گرفته است. بامطالعه چهار سطح فشرده سازی مختلف (یکی بدون فشردگی)، زمانی که ضریب فشردگی لایه انتقالی متخلخل 85 درصد ارتفاع اولیه است، زمان حذف آب در حالت بهینه است؛ بنابراین افزایش بیشتر سطح تراکم منجر به کاهش زمان حذف آب نمی‌شود. علاوه بر این، هنگامی که سرعت تزریق آب افزایش می‌یابد، زمان رسیدن به حالت پایدار کاهش می‌یابد، اما میزان انباشتگی آب در ناحیه فشرده زیر پایه به دلیل افزایش نفوذپذیری بیشتر می‌شود. با بررسی ضخامت لایه میکرو متخلخل مشاهده می‌گردد وقتی ضخامت نفوذ لایه میکرو متخلخل زیاد نباشد، تأثیر کمی ‌بر انتقال آب مایع و حجم آب مایع داخل لایه انتقال متخلخل دارد؛ اما هنگامی‌که ضخامت نفوذ لایه میکرو متخلخل 70 میکرومتر باشد باعث کاهش قابل‌توجه محتوای آب مایع در داخل لایه انتقالی متخلخل می‌شود.
پژوهشگران	حمیدرضا عاشوری نژاد (استاد مشاور)، کوروش جواهرده (استاد راهنما)، مهدی مسلمی (دانشجو)