آناليز مودال عددي و آزمايشگاهي پيل‌سوختي 400 وات

پيل سوختي پليمري با توجه به وجود صفحات متعدد با هندسه و خواص مكانيكي متفاوت به عنوان يك سيستم با ساختار پيچيده در نظر گرفته مي‌شود. شناخت اين ساختار جهت طراحي پيل‌سوختي در برابر بارهاي ديناميكي وارده مانند شوك و ارتعاش امري ضروري مي‌باشد. در اين مقاله، آزمون مودال پيل‌سوختي 400 وات كه از 4 سلول تشكيل شده است انجام گرديد و داده‌هاي آزمايشگاهي به دست‌آمده با نتايج شبيه‌سازي عددي مورد مقايسه قرار گرفت. پيل‌سوختي مورد نظر در جهات عرضي و طولي تحريك شده و نتايج خروجي سنسورها در چند نقطه ثبت گرديد. سپس، با تفسير نتايج در حوزه زمان و استفاده از روش پاسخ فاز، فركانس طبيعي عرضي و طولي اول مدل استخراج گرديد. نتايج آزمون نشان داد كه فركانس عرضي اول مدل 500 هرتز و فركانس طولي اول حدود 2500 هرتز است. همچنين، مقايسه فركانس‌هاي به دست آمده از آزمون و تحليل عددي، اختلاف حداكثر 8 درصد را نشان مي‌دهد. بنابراين، تحليل عددي مدل با جزئيات كافي مي‌تواند به شكل مناسبي خواص ارتعاشي مدل واقعي را پوشش دهد. همچنين، نتايج نشان داد كه با تغيير 45 درصدي خواص هندسي و مكانيكي غشا، فركانس طبيعي پيل سوختي تقريباً 4% تغيير مي‌بابد. حذف صفحات غشا علاوه بر كاهش تعداد المان‌هاي مدل منجر به كاهش قيود تماس نيز مي‌گردد، به طوري كه در پيل سوختي مورد نظر هزينه محاسباتي با حذف صفحات غشا در مدل عددي 17% كاهش يافته است.