Μοντελοποίηση και προσομοίωση ροής σε κυψέλη καυσίμου υδρογόνου με χρήση του πακέτου OpenFOAM
| datacite.contributor.RelatedPerson | Μιχαλακάκου, Παναγιώτα | |
| datacite.contributor.RelatedPerson | Σούφλας, Κωνσταντίνος | |
| datacite.contributor.Supervisor | Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος | |
| dc.contributor.author | Σαμπαζιώτης, Δημήτριος | |
| dc.contributor.other | Sampaziotis, Dimitrios | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-06T13:09:58Z | |
| dc.date.available | 2025-03-06T13:09:58Z | |
| dc.date.issued | 2025-03-05 | |
| dc.degree | graduateThesis | |
| dc.description.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. | |
| dc.description.translatedabstract | The dissertation presented aims to build a model that simulates the basic functions of a PEM fuel cell, using the open-source computational tool OpenFOAM. Essentially, the model takes into consideration some of the many physical phenomena occurring inside a PEM fuel cell and tries to simulate them using the capabilities of OpenFOAM package. The model was based on chtMultiRegionFoam, a solver capable of simulating transient fluid flow and solid heat conduction, with conjugate heat transfer between regions, buoyancy effects, turbulence, reactions and radiation modeling. In the beginning, a two fluid flow separated with a porous media was studied. Afterwards, the transfer of protons through the electrolyte was modeled and the concentration of species on the cathode was observed. For the final simulation, both the chemical reaction and the effects of the porous media was modeled. For the derivation of the study, built in tools of OpenFOAM were used, without significant modifications to their code. The project presents the steps of constructing the model, starting with the creation of geometry and mesh, continuing with the mathematical and computational model, and concluding with the analysis of the results. | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/10889/29226 | |
| dc.language.iso | el | |
| dc.rights | Attribution-NoDerivatives 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Κελιά καυσίμου ανταλλαγής πρωτονίων | |
| dc.subject | Υδρογόνο | |
| dc.subject | Υπολογιστική ρευστοδυναμική | |
| dc.subject | Ηλεκτροχημεία | |
| dc.subject.alternative | Proton exchange membrane fuel cells | |
| dc.subject.alternative | Hydrogen | |
| dc.subject.alternative | Computational fluid dynamics | |
| dc.subject.alternative | Electrochemistry | |
| dc.subject.alternative | OpenFOAM | |
| dc.title | Μοντελοποίηση και προσομοίωση ροής σε κυψέλη καυσίμου υδρογόνου με χρήση του πακέτου OpenFOAM | |
| dc.title.alternative | Modelling of PEM fuel cell using OpenFOAM |