برگشت به شبکه آزمایشگاههای تحقیقاتی دانشگاه علم و صنعت ایران
   [صفحه اصلی ]   [ English ]  
بخش‌های اصلی
درباره آزمایشگاه::
معرفی افراد::
خدمات آزمایشگاه تحقیقاتی::
پروژه های علمی و صنعتی::
اطلاعات تماس::
::
جستجو در پایگاه

جستجوی پیشرفته
..
دریافت اطلاعات پایگاه
نشانی پست الکترونیک خود را برای دریافت اطلاعات و اخبار پایگاه، در کادر زیر وارد کنید.
..
:: پروژه تحقیقاتی گروه اول ::
 | تاریخ ارسال: ۱۳۹۶/۱۲/۱۲ | 

پروژه‌های تحقیقاتی گروه اول

در دنیای امروز استفاده از انرژی¬های نوین در صنعت فراگیر شده است. در همین راستا استفاده از این انرژی¬ها در صنعت خودروسازی نیز مرسوم شده است. مشکلاتی از قبیل آلودگی هوا، کمبود منابع نفتی و گرمایش کره¬ی زمین¬، بیش از پیش استفاده از انرژی¬های پاک و غیر آلاینده را در صنعت و به خصوص در صنعت خودروسازی رایج کرده است. در این گزارش ابتدا سیستم مدیریت حرارتی یک خوردوی برقی شبیه¬سازی شده و سپس نتایج به دست آمده از آن مورد تحلیل قرار گرفته است.

واژه‌های کلیدی: خودروی برقی، سیستم مدیریت حرارتی یکپارچه، انرژی های نوین

دانلود خلاصه

امروزه سیستم تهویه¬ی خودرو به عنوان یکی از مهم¬ترین عوامل تأثیرگذار در جهت آسایش و راحتی سرنشینان خودرو، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این مطالعه با در نظر گرفتن شرایط آب و هوایی مختلف شهرهای ایران، ابتدا مدار سیکل تبرید و کابین خودروی ¬ال¬ نود به صورت عددی شبیه¬سازی شد و سپس ¬هندسه¬ی کندانسور با هدف کاهش افت فشار و افزایش انتقال حرارت مورد بهینه¬سازی قرار گرفت. رویکرد جدید در این مطالعه این است که علاوه بر بهینه کردن پارامترهای جدید، سعی شده است که این بهینه¬سازی با ثابت در نظر گرفتن تعداد پره¬های کندانسور صورت گیرد تا علاوه بر دو هدف ذکر شده، حداقل افزایش جرم در کندانسور را نیز داشته باشیم. نتایج حاصل از بهینه¬سازی کندانسور شامل 97/3% افزایش انتقال حرارت و 8% کاهش افت فشار در کندانسور بود که در نهایت با اعمال این کندانسور بهینه در مدل کلی سیکل و کابین، شاهد افزایش ضریب عملکرد و ظرفیت سرمایشی سیکل و در نتیجه خنک¬کاری سریع¬تر کابین بودیم.

کلمات کلیدی: تهویه مطبوع، خودرو، کندانسور، بهینه¬سازی

مطالعه¬ی استحکامی و خستگی شاتون یکی از موتورهای پیشنهادی برای خودروی پلتفرم ملی پرداخته می¬شود. از آنجا که شاتون تحت بارهای مکانیکی و حرارتی تکرار شونده می¬باشند، عمر خستگی محدودی را تجربه خواهد کرد. طراحی قطعات موتور با پارامتر استحکام به وزن بالا می¬تواند منجر به کاهش مصرف سوخت گردد. در این پایان¬نامه ابتدا به بررسی پارامتریک اثرات هندسه و موقعیت مرکز جرم و مولفه¬های استحکامی و نیروهای وارده بر شاتون پرداخته می¬شود. بدین منظور یک فرمول بندی جامع به کمک تکنیک جرم¬های متمرکز جهت مطالعه¬ی استحکام و بار کمانش شاتون ارائه می-گردد. سپس به کمک نرم¬افزارهایHyperMesh,OptiStruct, HyperView به بهینه¬سازی توپولوژی و شکل شاتون موتور TU۵ پرداخته می¬شود. بهینه¬سازی به گونه¬ای انجام می¬شود که تا حد امکان جرم سازه کاهش یافته و وضعیت مولفه¬های استحکامی بهبود یابد. علاوه بر بارهای مکانیکی وارده بر این قطعه، بار حرارتی ناشی از روغن موتور نیز در شبیه¬سازی لحاظ می¬شود. تحلیل خستگی شاتون بر اساس تست دوام E۵ و در یک سیکل شامل پنج دور موتور انجام می¬گیرد. نتایج مطالعه¬ی پارامتریک نشان می¬دهد که ضخامت بهینه¬ی ساق در حدود ۳ میلی¬متر و محل مرکز جرم بهینه جهت کمینه نمودن نیروهای محوری و عمودی در حدود ۲۲/۰ و جهت کمینه نمودن گشتاور وارد بر لنگ در حدود ۱۰۵/۰ فاصله¬ی مرکز تا مرکز چشمه¬ها و نزدیک چشمه¬ی بزرگ بدست آمده¬اند. وزن شاتون۱۲/۱ درصد طی عملیات بهینه¬سازی توپولوژی و شکل کاهش یافت. تحلیل استاتیکی کاهش ۸۲/۱ تا ۲۵ درصدی تنش ون¬مایزز و تحلیل کمانش افزایش ۸۶/۱ و ۹۴/۴ درصدی ضریب بار کمانشی را به ترتیب در بارگذاری از انتهای کوچک و بزرگ نشان داد. تحلیل خستگی افزایش عمر خستگی در محل بحرانی نزدیک چشمه¬ی کوچک را ۵۱/۴۷ درصد بیشتر و در محل بحرانی نزدیک چشمه¬ی بزرگ را ۲۳/۱۰۰ درصد بیشتر در هندسه¬ی بهینه نسبت به هندسه¬ی اولیه نشان داد. در نتیجه با کاهش ۱۲/۱ درصدی وزن شاتون مولفه¬های استحکام و عمر خستگی به وضوح افزایش یافته¬اند. واژه¬های کلیدی:شاتون، حساسیت به هندسه، بهینه¬سازی توپولوژی، بهینه¬سازی شکل، عمر خستگی

خیلی­ها بر این باورند که پیل سوختی پلیمری به دلیل بازده بالا، عملکرد در دمای پایین، هندسه­­ی قابل ساخت و راه اندازی سریع برای استفاده در صنعت نیروی محرکه خودرو مناسب است. اما این پیل­ها با چالش­هایی رو­به­رو هستند که یکی از آن­ها سیلاب زدگی در بخش کاتد به ویژه در لایه­­ نفوذ گازی می­باشد. استفاده از مواد به شدت آبگریز مانند پلی تترا فلورو اتیلن (پی­تی­اف­ای) برای رو­به­رویی با این چالش گزینه­ای مناسب هستند.  
هدف از این پژوهش تاثیر دو ماده به طور همزمان بر روی نحوه­ی انتقال آب و شبیه سازی حرکت قطره در هنگام خروج از لایه نفوذ گازی یک پیل سوختی پلیمری توسط روش عددی شبکه- بولتزمن می­باشد. روش شبکه- بولتزمن روشی کارآمد و نوین برای شبیه سازی عددی است که اخیراً بسیار مورد استفاده­ی دانشمندان برای حل مسائل عددی به دلیل ویژگی­هایی چون حل آسان در هنگام روبرویی با شرایط مرزی پیچیده و خطی بودن معادله­ی آن و ... قرار گرفته است. یکی از دو ماده­ای که ذکر شد، پی­تی­اف­ای با خاصیت آبگریزی برای افزایش کارایی انتقال آب در مدیریت آب پیل سوختی پلیمری می­باشد و دیگری چسب برای اتصال بین رشته­های کربنی است. در این پژوهش شش نمونه هندسه­ی متخلخل با سه توزیع مختلف پی­تی­اف­ای و دو مقدار متفاوت چسب در سه بعد با کد تدوین شده بازسازی شده­اند تا رفتار دینامیک قطره در هر یک از آن­ها، مشاهده و مقایسه شوند. هدف اصلی این پژوهش بررسی اهمیت توزیع پی­تی­اف­ای نسبت به میزان به کارگیری آن است. با تولید هندسه و شبیه سازی سه بعدی و همچنین تصاویر گرفته شده در لحظه­های مشخص از جابجایی قطره مابین رشته­های کربنی قابلیت مشاهده­ی عینی رفتار قطره بسیار میسر می­شود. نتایج به دست آمده در آخر پژوهش نشان دهنده­ی هدف اصلی آن یعنی میزان اهمیت توزیع مناسب پی­تی­اف­ای نسبت به مقدار استفاده شده در پیل سوختی می­باشد.  
کارآیی خودروهای الکتریکی وابستگی زیادی به باتری‌های بکار رفته در آن‌ها دارد. امروزه اکثر باتری‌های مورد استفاده در این خودروها از نوع لیتیوم-یون می‌باشد. این باتری‌ها پس از طی مدتی دچار فرسودگی شده و کارایی خود را از دست می‌دهند. تعویض و تعمیر این باتری‌ها هزینه بالایی را در پی خواهد داشت. از این‌ جهت بررسی و تحقیق پیرامون این فرسودگی از اهمیت بالایی برخوردار است.
در این پایان نامه عمر سیکلی و عمر تقویمی باتری‌های لیتیوم-یون توسط روش‌های تجربی بررسی گردید و سپس عوامل مؤثر بر روی این فرسودگی‌ها شناسایی و مورد بحث قرار گرفت و مشخص گردید که دما نقش بسیار اساسی را در فرسودگی باتری ایفا می‌کند. شایان ذکر است که برای بررسی میزان تخریب در الکترودها از تصویر برداری توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده گردید. همچنین برای بررسی علت کاهش عمر سلول‌ها از روش طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی کمک گرفته شد و مشخص گردید که علت اصلی تخریب سلول، افزایش لایه الکترولیت جامد میانی می‌باشد. در نهایت سلول لیتیوم-یون با کمک  داده‌های آزمایشگاهی، که این داده‌ها شامل نرخ‌های شارژ و دشارژ می‌باشد، در نرم افزار فلوئنت شبیه سازی و توزیع  دما بر سطح آن در نرخ‌های دشارژ مختلف مورد بررسی قرار گرفت.
واژه‌های کلیدی: باتری لیتیوم-یون، عمر باتری، فرسودگی سیکلی، فرسودگی تقویمی، خودروهای الکتریکی.
اخیراً سیستم‌های حمل‌ونقل الکتریکی به­عنوان گزینه­ای بالقوه برای کاهش کربن ناشی از حمل‌ونقل روزبه‌روز در حال بهبود می­باشد. باتری­های لیتیوم­یونی به­عنوان گزینه­ای مناسب برای استفاده در خودروهای الکتریکی دوگانه (HEVs) و خودروهای تمام الکتریکی (EVs) درنظر گرفته­می­شوند و کنترل دمای این نوع از باتری­ها به­منظور افزایش عملکرد بلند­مدت و با دوام آن­ها ضروری به­نظر می­رسد. متأسفانه مدیریت حرارتی باتری (BTM) به­دلیل اطلاعات ناکافی در رابطه با رفتار حرارتی باتری­ها، آن­طورکه باید موردتوجه قرار نگرفته­است. عملکرد سلول به­شدت با تغییرات دما تحت تأثیر قرار می­گیرد و درصورتی‌که در یک دمای بهینه مورداستفاده قرارگیرد عملکرد آن بیشینه است. این پایان‌نامه ابتدا مروری بر دو مبحث توسعه مدل­های حرارتی باتری و استراتژی­های مرتبط با مدیریت حرارت باتری ارائه می­نماید، و اثرات حرارتی باتری­های لیتیوم­یونی بر اساس سوانح حرارتی و عملکرد آن در دماهای سرد موردمطالعه و روش­های تولید گرما باهدف آنالیز حرارتی دقیق باتری موردبحث قرار می­دهد. علاوه­براین به‌منظور بررسی چالش­ها و شکاف­های موجود بین تحقیقات و کاربرد روش­های حاضر مدیریت حرارتی باتری که توسط تولیدکننده­های خودرو استفاده­می­شود، موردمطالعه قرار می­گیرند؛ و در آخر دو ماژول ۵ تایی و۳۰‌ تایی باتری لیتیومی برای سیستم مایع­خنک، طراحی و شبیه‌سازی‌ می­شود. و تأثیر عوامل مختلف مانند سرعت جریان ورودی، میزان حرارت تولیدی، دمای سیال ورودی و فاصله سلول­ها بررسی­می­کند. با طراحی و شبیه­سازی مدل حرارتی سه­بعدی برای بسته باتری لیتیوم­­-یون روش جدید TMS مایع­خنک شرح داده­می­شود که در آن سل­ها توسط المنت­های هدایتی آلومینیومی انتقال گرما را انجام می­دهند، و المنت­های هدایتی می­توانند به­طور مؤثری توزیع دما در بسته باتری را یکنواخت کنند. نتایج نشان­می­دهدکه TMS شبیه­سازی­شده به­طور مؤثری بسته را سرد می­کند بنابراین، نتیجه گرفته می­شود که TMS فشرده و جدید می­تواند به­طور مؤثری تحت شرایط سخت کارکرده و نامزد مناسبی برای بسته باتری وسایل نقلیه الکترونیکی ­باشد.
واژه‌های کلیدی: شبیه‌سازی باتری لیتیوم­یون، خودروی الکتریکی، مدیریت حرارتی فعال باتری، خنک­کاری، سیستم مدیریت حرارتی مایع­خنک
 
امروزه معضل آلودگی هوا، کمبود منابع سوختهای فسیلی و گرمایش زمین، پژوهشگران را برآن داشت تا بیش از پیش از انرژیهای سبز و غیر آلاینده در خودروهای برقی برای رفع این موضوع بهره گیرند. یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار در عملکرد خودروهای سبز، تأمین نیروی محرکهی آنهاست. در این خودروها از نوعی باتری به عنوان منبع انرژی جهت تأمین حرکت خودرو استفاده میشود. بنابراین عملکرد خودروهای سبز رابطهی مستقیمیبا باتریهای مورد استفاده در آنها دارد. یکی از مهمترین چالشهای این نوع خودروها، پایین بودن ظرفیت انرژی در باتری آنهاست. بنابراین میبایست تا حد امکان از ظرفیت موجود در باتری این نوع خودروها استفاده نمود. امروزه باتریهای لیتیومیبه دلیل چگالی انرژی بالا، نسبت به سایر باتریها در جایگاه قابل توجهای قرار دارند و گزینه مناسبتری برای استفاده در خودروهای هیبریدی و تمام الکتریک به نظر میرسند. عملکرد این باتریها به شدت به دما وابسته است. در صورتی که دمای باتری بیش از اندازه بالا رود و یا بیش از اندازه کاهش یابد، راندمان و عمر باتری به شدت افت خواهند داشت. در این رساله، ابتدا یک سیستم مدیریت حرارتی هیبریدی برای یک ماژول باتری مورد استفاده در خودروهای الکتریکی، طراحی و ساخته شده است که با استفاده از لولههای آب-خنک، روغن سیلیکون و مواد تغییرفازدهنده، به خنک‎کاری سلول‎های یک ماژول می‎پردازد و در انتها با استفاده از روش تجربی، دمای تولید شده توسط هر سلول از باتری، به صورت دقیق به وسیلهیک کنترلر هوشمند اندازهگیری شده و نقش هر یک از حالت‎های خنک‎کاری به طور مشخص بیان گردد. در ادامه، همچنین به بررسی تغییرات دمای باتری بدون سیستم خنک‎کاری در دشارژهای بالا و استفاده از سیستم مدیرت حرارتی به وسیله‎ی روغن سیلیکون یا مواد تغییرفازدهنده با اضافه کردن لوله‎های آب-خنک، به تأثیرات شرایط خنک‎کاری در هر یک از حالت‎های خنک‎کاری قرار خواهد گرفت.
 
 
واژه‌های کلیدی: خودروهای الکتریکی، سیستم مدیریت حرارتی، باتریهای لیتیومی، مدیریت حرارتی ترکیبی، مواد تغییرفازدهنده، لولههای آب-خنک، خنککاری فعال


 
امروزه استفاده از پیل‌های سوختی پلیمری به دلیل دارا بودن کارآیی بالا و آلاینندگی ناچیز در سیستم محرکه خودرو‌ها در مرکز توجه محققین قرار گرفته است. پیل‌های سوختی پلیمری نسبت به سایر انواع پیل‌های سوختی دارای مزیت‌های مانند چگالی توان بالا، عملکرد در دمای پایین، راندمان بالا، آلایندگی پایین، هندسه­­ی قابل ساخت و راه اندازی سریع می‌باشند.
با این حال، برای غلبه بر چالش‌های موجود در برابر تجاری‌سازی بیشتر آن‌ها تحقیقات بیشتری لازم است. یکی از موضوعات مهم در تحقیق و توسعه پیل‌های سوختی پلیمری ارتقا‌ی کارآیی الکترود کاتد از طریق بهبود ساختار الکترود کاتد آن می‌باشد.
هدف از این پژوهش بررسی تأثیر ساختار الکترود کاتد (پارامتر‌هایی نظیر ضخامت لایه نفوذ گاز، قطر رشته‌های کربنی، تعداد رشته‌های کربنی در واحد حجم (تخلخل)، میزان متراکم بودن لایه نفوذ گاز و همچنین تأثیر مواد افزودنی به کاتد مانند ماده به شدت آبگریز مانند پلی تترا فلورو اتیلن (پی­تی­اف­ای) یا چسب اتصال دهنده بین رشته­های کربنی) بر چگالی جریان الکتریکی در لایه‌ی کاتالیست الکترود کاتد ونیز توزیع اکسیژن و بخار آب در لایه‌ی نفوذ گاز کاتد می‌باشد. به این منظور از روش مقیاس-حفره شبکه-بولتزمن استفاده گردیده است.
پیش از شبیه‌سازی، لازم است هندسه میکرو ساختار لایه‌ی نفوذ گاز مشخص گردد که بدین منظور از روش بازسازی تصادفی استفاده شده است. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان دهنده­ی تأثیر قابل توجه ساختار الکترود کاتد بر عملکرد پیل سوختی پلیمری است. در بررسی قطر رشته‌ها‌ی کربنی، تخلخل و ضخامت لایه‌ی نفوذ گاز نتایج نشان دهنده‌ی تأثیر کم قطر رشته‌های کربنی بر چگالی جریان الکتریکی می‌باشند، در حالی که ضخامت و تخلخل لایه نفوذ گاز کاغذ کربنی تأثیر قابل ملاحظه‌ای دارند. در بررسی متراکم بودن لایه نفوذ گاز نتایج نشان می‌دهند که اعمال تراکم منجر‌به کم شدن توزیع اکسیژن و بیشتر شدن توزیع بخار آب انباشته شده در نزدیکی سطح لایه کاتالیست می‌شود. در بررسی تأثیر مواد افزودنی به کاتد مانند ماده به شدت آبگریز مانند پلی تترا فلورو اتیلن (پی­تی­اف­ای) یا چسب اتصال دهنده بین رشته­های کربنی بیشترین مقدار چگالی جریان الکتریکی میانگین در حالتی رخ می‌دهد که توزیع پی‌تی‌اف‌ای به صورت به شدت غیر یکنواخت به همراه مقدار چسب 70% است.
واژه‌های کلیدی: پیل سوختی پلیمری، الکترود کاتد، روش شبکه- بولتزمن، میکرو ساختار، واکنش الکتروشیمیایی، لایه‌ی کاتالیست.
 
دفعات مشاهده: 92 بار   |   دفعات چاپ: 15 بار   |   دفعات ارسال به دیگران: 0 بار   |   0 نظر

CAPTCHA code
   
سایر مطالب این بخش سایر مطالب این بخش نسخه قابل چاپ نسخه قابل چاپ ارسال به دوستان ارسال به دوستان
Persian site map - English site map - Created in 0.19 seconds with 45 queries by YEKTAWEB 3754