فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

در این مقاله یک حل تئوری غیرخطی بر مبنای روش المان محدود برای شبیه‌سازی ژنراتورهای ترموالکتریک ارایه شده ‌است. به‌منظور استخراج خواص در آزمون تجربی و صحت‌سنجی حل تئوری ارایه‌شده، یک سامانه‌ آزمایشگاهی طراحی و ساخته شد. سامانه شامل تعداد چهار ژنراتور ترموالکتریک پایه‌ بیسموت تلوراید بوده که بین یک هیتر برقی و بلوک‌های خنک‌کننده‌ آبی قرار گرفته و در اثر اختلاف دمای ایجادشده برق تولید می‌کنند. ابتدا معادلات حاکم با درنظرگرفتن کوپلینگ غیرخطی ترموالکتریک ارایه ‌شده و سپس حل آن با استفاده از روش باقی‌مانده‌های وزنی با کدنویسی در نرم‌افزار متلب به‌منظور تحلیل غیرخطی ارایه شده‌ است. در بخش بعدی طراحی و ساخت سامانه‌ ترموالکتریک بررسی و روند انجام آزمایش‌های مربوطه شرح داده شده‌ است. خواص ژنراتور شامل ضریب سیبک و مقاومت الکتریکی داخلی به دست آمده که برای شبیه‌سازی در بخش بعدی استفاده می‌شود. سامانه ابتدا در نرم‌افزار انسیس-فلوئنت شبیه‌سازی شده و پارامترهای حرارتی- سیالاتی شامل توزیع دما و سرعت به دست آمده است. سپس شبیه‌سازی ترموالکتریکی با استفاده از کد المان محدود ارایه‌شده و نیز نرم‌افزار انسیس- ترمال الکتریک، انجام شد و مقادیر ولتاژ، توان تولیدی و بازده به دست آمده و با نتایج تجربی مقایسه و صحت‌سنجی شده‌ است. نتایج حاصل بیانگر دقت مناسب مدل‌سازی ارایه شده است. همچنین تاثیر پارامترهای هندسی و شرایط مرزی دمایی بر عملکرد ژنراتورهای ترموالکتریک، با استفاده از حل تئوریک ارایه‌شده، بررسی شده‌است.