عنوان
شبيه سازي سيستم مديريت حرارتي باتري مبتني بر مواد تغيير فاز دهنده در يك خودروي الكتريكي
نويسنده اصلي
محسن لطفي بيدگلي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
با توجه به مسائلي مانند آلودگي هوا و افزايش قيمت سوخت‌هاي فسيلي دولت‌ها، صنايع و پژوهشگران به تلاش براي يافتن جايگزيني مناسب براي خودروهاي معمولي روي آورده‌اند. در اين راستا خودروهاي الكتريكي به عنوان يكي از مناسب‌ترين جايگزين‌هاي خودروهاي معمول مطرح شده و به توليد و عرضه تجاري نيز رسيده اند. يكي از چالش¬هاي مهم در رابطه با خودروهاي الكتريكي عملكرد باتري با بازده بهينه مي‌باشد. از آن‌جايي كه باتري‌ها داراي يك محدوده دماي عملكردي بهينه هستند، انتقال حرارت در سلول‌هاي آنها بايست به گونه‌اي انجام گيرد كه دماي عملكردي را در ناحيه بهينه نگه دارد. يكي از روش‌هاي كنترل انتقال حرارت استفاده از مواد تغيير فاز دهنده در اطراف سلول‌هاي اين باتري‌ها مي‌باشد در اين پايان نامه به وسيله شبيه‌سازي انتقال حرارت در سلول‌ها و مواد تغيير فاز دهنده اطراف آنها براي چند آرايش مختلف به وسيله نرم افزار انسيس فلوئنت، بهترين آرايش براي مديريت حرارتي سلول‌ها در يك ماژول مشخص گرديد. بدين منظور در ابتدا ذوب يك ماده تغيير فاز دهنده در يك استوانه عمودي مورد شبيه‌سازي قرار گرفته و نتايج آن با استفاده از داده‌هاي تجربي اعتبارسنجي گرديده است. اين شبيه‌سازي عددي با استفاده از روش آنتالپي - تخلخل انجام گرفته و اثر برخي پارامترهاي حل عددي نظير پارامتر ناحيه خميري بر روي نتايج بررسي شده است. همچنين مشاهده مي‌شود كه انتقال حرارت در شروع فرايند به وسيله هدايت از ديواره لوله به فاز جامد، از طريق يك لايه نسبتاً نازك مايع صورت مي‌گيرد. در فرايند ذوب، جابجايي طبيعي در فاز مايع غالب بوده و ماده جامد به شكل مخروطي در مي‌آيد. پس از شبيه‌سازي ذوب در استوانه و اطمينان از صحت نتايج، عملكرد سيستم مديريت حرارتي مبتني بر مواد تغيير فاز دهنده براي چهارآرايش مختلف سلول‌ها در ماژول شامل چهارده سلول استوانه‌اي و حجم يكساني از ماده تغيير فاز دهنده (چهار آرايش رديفي، مستطيلي، شش ضلعي و هشت ضلعي) مورد شبيه سازي، تحليل و مقايسه قرار گرفته‌است. نتايج حاصل از اين شبيه‌سازي‌ها بيانگر آن است كه آرايش‌هاي شش‌ضلعي و مستطيلي و پس از آن رديفي نسبت به آرايش هشت ضلعي ديرتر ذوب شده و به ترتيب چيدمان‌هاي مناسب‌تري هستند. از طرفي با توجه ضرورت پايين بودن اختلاف دماي ماكزيمم و دماي بيشينه سلول در باتري، آرايش شش‌ضلعي مناسب‌ترين چيدمان بوده و بعد از آن گراديان دماي مستطيلي با اختلاف كمي مناسب ترين انتخاب خواهد بود.
واژه‌هاي كليدي: خودروي الكتريكي، مواد تغيير فاز دهنده، مديريت حرارتي باتري، شبيه‌سازي عددي، آرايش سلول‌ها، ماژول باتري
شماره ركورد
190653
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
سيستم محركه خودرو
استاد راهنما
دكتر محمد حسن شجاعي فرد - دكتر غلامرضا مولايي منش