شبيه سازي عددي مديريت حرارتي باتري هاي الكتريكي با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده بر مبناي روش هاي مربعسازي ديفرانسيلي

كارشناسي ارشد

باتري‏هاي ليتيم يون مورداستفاده در تجهيزات الكترونيكي و خودروهاي الكتريكي از محدوده پايين دماي كاركرد مناسبشان رنج مي‌برند و اين اتفاق باعث ايجاد يك چالش براي مديريت حرارتي اين باتري‏ها به وجود مياورد. استفاده از مواد تغيير فاز دهنده (PCM) به‌عنوان يكي از بهترين روش‏ها در زمينه مديريت حرارتي باتري‌ها قلمداد مي‌شود. مطالعه رفتار حركت مرز مشترك جامد-مايع در PCM و شبيه‌سازي آن با روش‌هاي عددي مرسوم يكي از اصلي‌ترين موانع مدل‌سازي سيستم‌هاي پيچيده مديريت حرارتي باتري (BTMS) است. در قسمت اول از اين پايان‏نامه سعي شده است تا با استفاده از روش نوين فوق‌سريع و شبه دقيق ديفرانسيل مربعات تعميم‌يافته (GDQM) مسائل مختلف حاكم بر مسائل تغيير فاز موردمطالعه قرار گيرد. بررسي‌ها نشان داد كه روش GDQM مي‌تواند با حداكثر خطاي %2/0 رفتار PCM را پيش‌بيني كند. در قدم بعد، روش موردنظر به جهت بررسي رفتار ماده تغيير فاز دهنده اطراف باتري در درازمدت مورداستفاده واقع شد. در تحليل رفتار انواع PCM قرارگرفته اطراف باتري مشاهده شد كه طي سيكل‌هاي متعدد شارژ و دشارژ باتري، تا زمان تقريباً 40 ساعت و كمتر PCM از نوع CaCl2.6H2O و در زمان‌هاي بيشتر PCM از نوع Capric Acid عملكرد بهتري دارند. در بخش دوم از اين پايان‏نامه، شبيه‌سازي و تحليل رفتار BTMS استفاده‌شده در سطح بالاتري از پيچيدگي موردبررسي واقع شد. با بررسي انواع محفظه دربرگيرنده باتري مشخص شد تا مادامي‌كه كسر مايع موجود در سيستم به يك نرسيده است محفظه دايره‏اي عملكرد بهتري دارد و بعدازآن به دليل پخش يكنواخت‌تر هواي ورودي به بسته محفظه مربعي عملكرد بهتري را در خنك كاري باتري از خود نشان مي‌دهد. در ادامه ابعاد فيزيكي و سرعت هواي ورودي به بسته باتري با محفظه PCM دايره‌اي بهينه شد و نقطه طراحي با شرايط شيار هوا mm76/4، ضخامت ماده تغيير فاز دهنده mm41/1، سرعت هواي ورودي m/s98/1 و ماده PEG-1500 به‌منظور كمينه كردن مساحت، دماي حداكثري و ميانگين باتري‌ها به‌عنوان نقطه بهينه انتخاب شد.

192941

دانشگاه علم و صنعت ايران

سيستم هاي انرژي - انرژي و محيط زيست

دكتر روح ا... احمدي - دكتر صادق صادق زاده