Μοντελοποίηση και προσομοίωση ροής σε κυψέλη καυσίμου υδρογόνου με χρήση του πακέτου OpenFOAM
Loading...
Date
2025-03-05
Authors
Σαμπαζιώτης, Δημήτριος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Σκοπός της εργασίας ήταν να στηθεί σταδιακά ένα μοντέλο με χρήση των εργαλείων του υπολογιστικού πακέτου OpenFOAM, που να προσομοιώνει τις βασικές λειτουργίες ενός κελιού καυσίμου ανταλλαγής πρωτονίων (PEMFC). Η συγκεκριμένη μελέτη λαμβάνει υπόψη μερικά από τα διάφορα φυσικά φαινόμενα που συμβαίνουν μέσα σε ένα κελί και παρουσιάζει την προσπάθεια προσομοίωσης τους στο περιβάλλον του OpenFOAM. Το μοντέλο στήθηκε με βάση τον λύτη chtMultiRegionFoam, που προορίζεται για προσομοίωση μεταβατικής ροής με συζευγμένη μετάδοση θερμότητας ανάμεσα σε περιοχές ρευστού και στερεού, φαινόμενα άνωσης και τύρβης, χημικές αντιδράσεις και ακτινοβολία.. Αρχικά, μελετήθηκε η ροή δύο ρευστών τα οποία χωρίζονται από πορώδες μέσο. Στη συνέχεια, προσομοιώθηκε η μεταφορά πρωτονίων διαμέσου της μεμβράνης, με σημαντικές απλοποιήσεις, και τέλος προστέθηκε η χημική αντίδραση παραγωγής νερού. Για την εκπόνηση της εργασίας χρησιμοποιήθηκαν έτοιμα εργαλεία του OpenFOAM, χωρίς ιδιαίτερες τροποποιήσεις στον κώδικα τους. Στην εργασία παρουσιάζονται τα βήματα κατασκευής του μοντέλου, ξεκινώντας με τη δημιουργία της γεωμετρίας και του πλέγματος, συνεχίζοντας με το μαθηματικό και υπολογιστικό μοντέλο που χρησιμοποιήθηκε, και κλείνοντας με την ανάλυση των αποτελεσμάτων.
Description
Keywords
Κελιά καυσίμου ανταλλαγής πρωτονίων, Υδρογόνο, Υπολογιστική ρευστοδυναμική, Ηλεκτροχημεία