بررسي عملكرد گرمايي يك ميكرو‌محفظه احتراق حلزوني جهت كاربردهاي ميكروترموفتوولتاييك

ددر مطالعه حاضر، احتراق مخلوط پيش‌آميخته هيدروژن- هوا در يك ميكرومحفظه حلزوني دو مسيره با هدف استفاده به‌عنوان منبع گرما در سيستم‌هاي ميكروترموفتوولتاييك بررسي‌شده است. معادلات حاكم با استفاده از روش ديناميك سيالات محاسباتي به‌صورت سه‌بعدي و پايا با در نظر گرفتن سينتيك شيميايي جزئي و انتقال گرما در ديوار حل شد. پارامتر‌هاي بررسي شده در اين پژوهش شامل سرعت ورودي جريان، نسبت هم‌ارزي و رسانش گرمايي ديوار هستند. عملكرد گرمايي محفظه احتراق با محاسبه دماي جريان‌هاي مسيرهاي رفت و برگشت، پارامتر‌هاي مرتبط با توزيع دماي ديوار و بازده ارزيابي شده است. نتايج نشان دادند كه با افزايش سرعت ورودي، تبادل گرما ميان مسيرهاي رفت و برگشت از حالت بهينه خود فاصله مي‌گيرد و روي توزيع دماي ديوار تأثير مي‌گذارد. اگرچه ميانگين دماي سطح خارجي ديوار با سرعت ورودي افزايش مي‌يابد ولي توزيع دما غيريكنواخت‌تر مي‌شود. اين افزايش در شاخص يكنواختي دماي ديوار موجب كاهش بازده با افزايش سرعت ورودي مي‌شود. در مورد تأثير نسبت هم‌ارزي مشخص شد كه با افزايش آن، تبادل گرما بين جريان مسيرهاي رفت و برگشت بهينه‌تر و بازده سيستم افزايش مي‌يابد. تأثير افزايش ضريب رسانش گرمايي ديوار تا مقدار  ۱۲وات بر متركلوين بررسي و نتيجه شد كه تأثير مطلوبي روي همه پارامترهاي مرتبط با عملكرد گرمايي محفظه احتراق و بازده دارد. بيشترين بازده سيستم مقدار 18/10 درصد محاسبه شد كه با مقايسه آن با بازده ساير هندسه‌هاي محفظه احتراق مشخص شد كه ميكرومحفظه‌هاي حلزوني از نظر بازده توانايي رقابت با ساير ميكرومحفظه‌هاي احتراق را به‌منظور استفاده در سيستم‌هاي ميكروترموفتوولتاييك دارا هستند.