شبيه‌سازي ديناميك سيالات محاسباتي دوفازي از حركت قطره در ميدان جريان و منيفولد سمت كاتد پيل سوختي پليمري

پيل سوختي پليمري با تركيب اكسيژن و هيدروژن و توليد آب، انرژي شيميايي سوخت را بطور مستقيم و طي يك واكنش الكتروشيميايي به انرژي الكتريكي تبديل مي‌كند. از مهم‌ترين موانع تجاري‌سازي اين فناوري، مشكلات مربوط به مديريت آب مي‌باشد. در كار حاضر به بررسي فرايند حركت قطرات شكل گرفته در كانال‌هاي جريان گاز به همراه منيفولدهاي ورودي و خروجي پرداخته شده است. با توجه به ابعاد كوچك اين كانال‌ها، توازن نيروهاي موثر بر حركت جريان مايع به سمت چسبندگي سطحي مي‌باشد، بنابراين از مدل نيمه تجربي هافمن به همراه روش عددي دوفاز حجم سيال براي شبيه‌سازي فيزيك مساله در يك هندسه كاربردي شامل منيفولدهاي توزيع كننده جريان گاز استفاده شده است. اثر شيب‌دار كردن مقطع منيفولد بر دفع قطرات آب مايع نسبت به حالت مستقيم نيز مورد بررسي قرار گرفته است. مدل فيزيكي بكارگرفته شده براي زاويه تماس ديناميك با داده‌هاي حاصل از يك مطالعه آزمايشگاهي اعتبارسنجي شده است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه با تغيير هندسه منيفولدهاي ورودي و خروجي مشكل ايجاد شده در هندسه متداول كه موجب انسداد كانال انتهايي ناشي از تجمع آب مايع مي‌شود برطرف شده و در نتيجه، اصلاح هندسه سبب بهبود مديريت آب در كانال‌ها خواهد شد.