توضیحات
پروژه شبیه سازی ژنراتور یا مبدل ترموالکتریک(TEG) در نرم افزار انسیس
Simulation of Thermoelectric Generator (TEG) in ANSYS
افزایش آگاهی عمومی نسبت به مباحث زیست محیطی و تغییرات آب و هوایی موجب شده است که تحقیقات گسترده‌ای بر روی روش‌های تجاری جایگزین تولید برق انجام شود که ژنراتورهای ترموالکتریک (TEG) به عنوان یک مدعی جدی در این زمینه مطرح شده است. اساس کار این ژنراتورها بر مبنای تبدیل انرژی حرارتی عبوری از آنها متناسب با گرادیان دمای اعمال شده به سطوح آن به انرژی الکتریکی جریان مستقیم است. برای ژنراتور ترموالکتریک حالت مطلوب تضمین تامین حداکثر توان بار متصل و ولتاژ ثابت آن است. بحران‌های انرژی و زیست‌محیطی در سال‌های اخیر محققان را بر آن داشته که در جست و جوی روش‌هایی برای بهینه‌سازی چرخه‌های حرارتی چه به منظور کاهش مصرف سوخت‌های فسیلی و چه به منظور برداشت هر چه بیشتر از انرژی‌های تجدید پذیر باشند. یکی از روش‌هایی که در سال‌های اخیر پژوهش‌های فراوانی در این زمینه پدیدار آمده استفاده از حرارت هدر رفت چرخه‌های حرارتی است و محققان به دنبال روش‌هایی با طول عمر بالا و تعمیرات و نگهداری پایین برای استفاده هر چه بیشتر از حرارت آزادشده در محیط باشند. مولدهای ترموالکتریک TEG، یکی از ابزارهایی هستند که اخیراً با پیشرفت علوم مهندسی مواد، پتانسیل بالایی در بهینه‌سازی سیستم‌های حرارتی پیداکرده‌اند.
مبدل‌های ترموالکتریک ابزارهای حالت جامد هستند که به طور مستقیم و یا به صورت معکوس، انرژی گرمایی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند. این تجهیزات کم حجم بوده و به دلیل نداشتن اجزاء متحرک، هزینه‌های تعمیر و نگهداری نداشته و کاملاً بی صدا می‌باشند. از طرفی به خاطر بازدهی بسیار پایین و هزینه‌های سنگین مربوط به طراحی و ساخت در صنعت کمتر مورد توجه قرار گرفته‌اند. با توجه به این مسائل به کمک نرم‌افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی به شبیه‌سازی این نوع مبدل‌ها پرداخته شد تا درصورت نداشتن بازدهی مورد قبول از هزینه‌های طراحی و ساخت جلوگیری کرده و همچنین عوامل موثر بر افزایش یا کاهش بازدهی را مورد بررسی قرار گیرد.
به طورکلی سیستم های ترموالکتریک شامل تعداد زیادی از زوج نیمه رسانای ترموالکتریکی نوع n و p هستند که به صورت سری به یکدیگر متصل شده و مابین دو صفحه عایق الکتریکی که رسانای گرمایی است چیده شده اند. هرگاه این سیستم به منبع پتانسیل متصل شود یک سمت آن سرد و سمت دیگر آن گرم شده و باایجاد گرادیان دمایی در دو صفحه مذکور حامل های بار در ماده از قسمت گرم به سرد حرکت می کنند و بدین ترتیب میدان الکتریکی در سیستم برپا می شود.
شکل زوج های ترموالکتریک در یک ماژول ترموالکتریک.
شرح پروژه:
در این پروژه شبیه سازی ژنراتور یا مبدل ترموالکتریک(TEG) در نرم افزار انسیس انجام شده است.
هندسه مسئله:
هندسه در نرم افزار ANSYS Design Modeler ترسیم شده است.
مش بندی و شبیه سازی:
مش بندی و شبیه سازی در محیط Mechanical Thermal -Electric ANSYS انجام شده است.
مش بندی:
نمونه نتایج شبیه سازی:
