26058

بررسي عددي سيستم مديريت حرارتي تركيبي و ارتقاء عملكرد پنل فتوولتائيك در يك خودرو الكتريكي خورشيديار

كارشناسي ارشد

مهندسي خودرو

1400/8/30

غلامرضا مولايي منش

مهندسي خودرو

مروزه انواع روش‌هاي مديريت حرارتي سيستم فتوولتائيك مورد تحقيق و بررسي قرار گرفته است. روش‌هاي مذكور را مي‌‌‌‌‌توان به پنج دسته كلي: خنك كاري با استفاده از جريان هوا، خنك كاري با استفاده از جريان مايع، خنك كاري با استفاده از لوله حرارتي، خنك كاري با استفاده از مواد تغيير فاز دهنده و خنك كاري با استفاده از ماژول ترموالكتريك تقسيم بندي نمود. جهت برطرف كردن ضعف روش هاي خنك كاري، از روش تركيبي كه مبتني بر استفاده همزمان دو يا چند روش خنك كاري است، استفاده مي شود. در اين پژوهش ما اثر هندسه كانال هوا، سرعت جريان هوا، نوع مواد تغيير فاز دهنده، نحوه تركيب آن با پنل فوتوولتائيك و استفاده از كامپوزيتي متشكل از ماده تغيير فاز دهنده و فوم فلزي متخلخل را، در يك سيستم خنك كاري تركيبي مبتني بر سيال هوا و مواد تغيير فاز دهنده مورد بررسي قرار داديم. هندسه اي كه مورد بررسي قرارگرفته است، شامل لايه هاي پنل فوتوولتائيك در بالا و تركيب هاي مختلف كانال و مواد تغيير فاز دهنده در پايين آن مي باشد. پنل بر روي سقف خودرو دنا شبيه سازي شده است. خودرو با سرعت 2.941 m/s و 7.352 m/s حركن مي كند و سيال هوا به ترتيب با سرعت 2 m/s و 5 m/s وارد كانال مي شود. در اين پژوهش 47 مدل توسط نرم افزار فلوئنت و كامسول به صورت سه بعدي شبيه سازي شده است. مدل هاي شبيه سازي شده، از پنل در سطح بالا، كانال هوا و ماده تغييرفازدهنده در زير پنل تشكيل شده اند. نمودارهاي بيشترين اختلاف دما، دماي پنل و نمودار ذوب و انجماد ماده تغييرفازدهنده در حالت¬هاي مختلف با هم مقايسه شدند. براساس مشاهدات در پنل با بخش تغييرفازدهنده كمتر، دماي نهايي كاهش مي يابد، اما ميزان توزيع دما از حالت يكنواخت و ايده آل فاصله مي گيرد. همچنين در حالت مخالف، پنل با بخش تغييرفازدهنده بيشتر در بازه¬هاي زماني اوليه توزيع دماي بسيار مناسب تري را ارائه مي دهد، ولي پس از ذوب كامل ماده تغييرفازدهنده دما نهايي بسيار افزايش مي يابد، كه علت آن ضعيف شدن سيستم خنك كننده مي باشد. به علت عدم پيوستگي ماده تغييرفازدهنده در بازه هاي اوليه شبيه سازي ما شاهد قلّه در نمودار بيشترين اختلاف دما هستيم؛ كه با پيوسته كردن ماده تغييرفازدهنده، مي توان اين مشكل را حل نمود. در بخش نهايي، از ماژول ترموالكتريكي كه در بين پنل خوشيدي و كانال قرار گرفته است، استفاده كرديم. در نتايج مشاهده كرديم كه با استفاده از ترموالكتريك، تا 2% دماي نهايي پنل را مي توان كاهش داد. با توجه به هزينه¬هاي ترموالكتريك، با تكنولوژي فعلي از لحاظ اقتصادي اين سيستم به صرفه نمي باشد.

1400/11/16

Numerical Simulation of Photovoltaic Panel Hybrid Air-Assist Thermal Management System in a Solar Assisted Electric Vehicle

11/21/2022 12:00:00 AM

Nowadays, various methods of thermal management of photovoltaic system have been researched and studied. The mentioned methods can be divided into five general categories: cooling using air flow, cooling using liquid flow, cooling using heat pipe, cooling using phase change materials and cooling using thermoelectric module. To overcome the weakness of cooling methods, the combined method is used, which is based on the simultaneous use of two or more cooling methods. In this research, we investigate the effect of air duct geometry, air flow velocity, type of phase change material, how it used with photovoltaic panel and the effect of porous phase change material in a fluid-based hybrid cooling system. The geometry studied consists of photovoltaic panel layers at the top and various combinations of air ducts and phase change materials at the bottom. The panel is simulated on the roof of Dena car. The car travels at speeds of 2.941 m / s and 7.352 m / s, and air fluid enters the duct at speeds of 2 m / s and 5 m / s, respectively. In this research, 47 models have been simulated in 3D by ansys Fluent and Camsol software. The diagrams of the highest temperature difference, panel temperature and melting and freezing of the phase change material in different conditions were compared. Based on the observations in the panel with less phase change material section, the final temperature decreases, but the temperature distribution gets far from uniform and ideal. Also, in the opposite case, the panel with more alternating section offers a much better temperature distribution in the initial time intervals, but after the complete melting of the changing phase, the final temperature increases a lot, which is due to the weakening of the cooling system. Due to the discontinuity of the phase change material, in the early stages of the simulation, we see a peak in the graph of the temperature difference; This problem can be solved by connecting the phase change materials togheter. In the last part, we used the thermoelectric module that is located between the solar panel and the ducts. as the results, we observed that, the final temperature of the panel can be reduced by up to 2%. Due to the thermoelectric costs, with the current technology, this system is not economic.

خودرو خورشيديار , پنل فوتوولتاييك , خنك كاري هيبريد , مواد تغيير فاز دهنده

solar assist vehicle , photovoltaic panel , hybrid cooling system , phase change material