 |
تلفات اهمی و توزیع دما در پیل سوختی PEM غیرفعال
معرفی
در سیستم های پیل سوختی کوچک PEM (غشاء تبادل پروتون) (در محدوده زیر 100 وات)، معمولاً از هیچ وسیله فعالی برای خنک کننده یا حمل و نقل هوایی استفاده نمی شود. این طرح برای به حداقل رساندن تلفات انرژی انگلی از پمپ ها و فن ها و کاهش پیچیدگی، اندازه و هزینه سیستم انتخاب شده است. بنابراین واکنش دهنده ها در کاتد توسط همرفت/ انتشار غیرفعال منتقل می شوند. همچنین، اتلاف گرما توسط مکانیسم‌های انتقال غیرفعال به محیط اطراف اتفاق می‌افتد.
هنگام طراحی سمت هوای یک پیل سوختی غیرفعال، هدف اطمینان از چگالی جریان و مشخصات حرارتی یکنواخت روی سلول برای دماهای مختلف اطراف و بارهای فعلی است.
سوراخ‌های صفحه پوششی کاتد معمولاً باید بزرگ باشند تا بتوانند انتقال واکنش دهنده خوب به الکترود را فراهم کنند، اما نسبت سوراخ به ماده جامد ممکن است خیلی بزرگ نباشد زیرا سفتی ساختاری و هدایت الکترونی صفحه نیز باید باشد. نگهداری. سوراخ های هوای بزرگ نیز باعث تلفات اهمی موضعی بالایی در لایه انتشار گاز می شوند.
تعریف مدل
این مثال چگالی جریان و مشخصات حرارتی را روی یک پیل سوختی PEM غیرفعال مدل می‌کند. محدودیت های حمل و نقل انبوه در این مدل لحاظ نشده است.
سلول روی یک برد مدار چاپی (PCB) با استفاده از یک فیلم نازک مس به عنوان جمع کننده جریان نصب می شود. سوراخ های ورودی هیدروژن در فیلم مسی ایجاد می شود. صفحه پوشش کاتد از فولاد با سوراخ های ورودی هوا بزرگتر ساخته شده است.
سلول مدل‌سازی‌شده آخرین واحد در یک آرایه بزرگ از سلول‌های متصل به‌طور سریال است، جایی که اتصال به سلول قبلی در امتداد سمت طولانی جمع‌کننده جریان آند انجام می‌شود. سمت کوتاه جمع کننده جریان کاتد به عنوان پایانه جریان مثبت کل آرایه انباشته استفاده می شود.
جریان های الکتروشیمیایی با رابط پیل سوختی هیدروژن و انتقال حرارت با رابط انتقال حرارت، همراه با گره جفت کننده چندفیزیکی گرمایش الکتروشیمیایی برای جفت شدن منابع گرما و دما، مدل‌سازی می‌شوند.
از آنجایی که الکترودهای انتشار گاز (GDEs) نسبت به کل سلول بسیار نازک هستند، و از آنجایی که حمل و نقل جرم در نظر گرفته نمی شود، GDE ها به عنوان سطوح مسطح مدل می شوند (با استفاده از الکترود انتشار گاز نازک H2 و گره های الکترود انتشار گاز نازک O2، به ترتیب) بین لایه های انتشار گاز مربوطه (GDLs) و غشای پلیمری. دو واکنش الکترودی استفاده می شود، کاهش هیدروژن در آند و کاهش اکسیژن در کاتد. پتانسیل های تعادل مرجع و پتانسیل های حرارتی خنثی به طور خودکار زمانی که از گزینه های داخلی پیش فرض استفاده می شود محاسبه می شوند.
گرما از واکنش های الکتروشیمیایی و گرمایش ژول ناشی از جریان های الکتریکی تولید می شود. PCB رسانایی گرمایی پایینی دارد و از این رو تمام گرمای تولید شده از صفحه پوشش کاتد توسط خنک کننده همرفتی و تشعشعات سطح به محیط خارج می شود. ضریب انتقال حرارت مورد استفاده برای مدل سازی خنک کننده همرفتی به شدت به محیط اطراف بستگی دارد، در اینجا مقدار 50 W/(m 2 ·K) استفاده می شود. این مقدار بالاتر از چیزی است که معمولاً برای خنک‌سازی همرفت آزاد با گازها استفاده می‌شود، اما ممکن است از این واقعیت ناشی شود که همرفت اضافی توسط فرآیندهای انتقال جرم در الکترود کاتد ایجاد می‌شود.
فرض بر این است که تمام آب تولید شده سیستم را در فاز گاز ترک می کند، بنابراین مقدار مورد استفاده برای پتانسیل تعادل برای واکنش کاهش اکسیژن و مقدار آنتروپی بر اساس آب گازی است. به این ترتیب اثر خنک کنندگی ناشی از تبخیر آب در منابع حرارتی واکنش های الکتروشیمیایی به حساب می آید.
نتایج و بحث
شکل 1 پتانسیل الکترونیکی سلول را برای ولتاژ سلول شبیه سازی شده 0.4 ولت
شکل 1: پتانسیل الکترونیکی در سطح سلول.
افت پتانسیل از مرکز سوراخ های هوا به صفحه پوشش قابل توجه است، در حالی که افت پتانسیل در امتداد سلول در جهت x ، ناشی از استفاده از سمت کوتاه سلول به عنوان پایانه جریان، کم است.
شکل 2 پتانسیل یونی سطح غشای پلیمری را نشان می دهد. سوراخ‌های هوای کاتد تأثیر زیادی بر مشخصات پتانسیل دارند، تأثیر سوراخ‌های ورودی هیدروژن آند کوچک‌تر کمتر مشخص است.
شکل 2: پتانسیل یونی سطح غشای پلیمری.
شکل 3 دمای کل سلول را نشان می دهد. سلول نسبت به ترمینال جریان کاتد گرمتر است.
شکل 3: دمای سطح سلول.
.شکل 4: درجه حرارت در مرکز غشا.
شکل 4 مشخصات دما را در مرکز غشا نشان می دهد. دمای غشا بسیار شبیه دمای صفحه پوشش کاتد در شکل 3 است .
شکل 5 بردار جریان یونی را در جهت z در مرکز غشا نشان می دهد. چگالی جریان در قسمت هایی از غشاء که رو به مرکز سوراخ های ورودی هوای کاتد قرار دارند بسیار کمتر از سایر قسمت های غشا است. همچنین مشاهده می شود که چگالی جریان نسبت به ترمینال جریان کمی بیشتر است. این به دلیل تلفات بالقوه بالاتر روی صفحه پوشش فولادی روی کاتد نسبت به فیلم مسی روی آند است. چگالی جریان بالاتر به سمت ترمینال جریان کاتد، گرمای بیشتری تولید می کند، که دمای بالاتر به سمت ترمینال جریان کاتد را در شکل 4 و شکل 5 توضیح می دهد .
شکل 5: چگالی جریان یونی در مرکز غشا (جهت z).
شکل 6 نمودار پلاریزاسیون و شکل 7 وابستگی میانگین دمای کاتد به میانگین چگالی جریان سلول را نشان می دهد.
شکل 6: نمودار پلاریزاسیون.
شکل 7: وابستگی متوسط دمای کاتد به میانگین چگالی جریان سلول.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
هندسه با استفاده از مجموعه ای از دو بخش مختلف با جفت هویتی بین جمع کننده جریان آند و دامنه های آند GDL تنظیم می شود. دلیل این امر این است که بتوان از مش های جارو شده در جهت عادی به سطح سلول استفاده کرد. جفت هویت و گره‌های شرط مرزی Continuity مربوطه در واسط‌های فیزیک به‌طور پیش‌فرض به‌طور خودکار اضافه می‌شوند.
مسیر کتابخانه برنامه: Fuel_Cell_and_Electrolyzer_Module/Thermal_Management/Passive_pem
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Electrochemistry>Hydrogen Fuel Cells>Proton Exchange (fc) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Heat Transfer>Heat Transfer in Solids (ht) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه مدل به عنوان یک دنباله هندسی پارامتری در یک فایل MPH جداگانه در دسترس است. اگر می‌خواهید آن را از ابتدا بسازید، دستورالعمل‌های بخش پیوست — دستورالعمل‌های مدل‌سازی هندسه را دنبال کنید . در غیر این صورت با مراحل زیر آن را از فایل بارگیری کنید.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل passive_pem_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
تعاریف
حالا انتخاب های هندسه را ایجاد کنید. بعداً هنگام تنظیم فیزیک از آنها استفاده خواهید کرد.
جمع کننده جریان آند
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Anode Current Collector را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
کلکتور جریان کاتدی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Cathode Current Collector را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 5 را انتخاب کنید. |
GDL ها
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، GDLs را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 2 و 4 را انتخاب کنید. |
غشاء
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، در قسمت نوشتار Label، Membrane را تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
کاتد – مرز هوایی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Cathode – Air Boundary را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 46، 49، 56، 59، 66، 69، 76، 79، 86، 89، 96، 99، 106، 109، 116، 119، 126، 129، 136، و 139 را انتخاب کنید. |
ترمینال جریان آند
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Anode Current Terminal را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 1 را انتخاب کنید. |
ترمینال جریان کاتدی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، در قسمت نوشتار برچسب، ترمینال جریان کاتد را تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 147 را انتخاب کنید. |
آند GDE
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Anode GDE را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 32 را انتخاب کنید. |
کاتد GDE
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Cathode GDE را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرز 35 را انتخاب کنید. |
آند GDL
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Anode GDL را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
کاتد GDL
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Cathode GDL را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه 4 را انتخاب کنید. |
کلکسیونرهای فعلی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Current Collectors را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 1 و 5 را انتخاب کنید. |
تعاریف جهانی
برخی از پارامترهای مدل اضافی را از یک فایل متنی بارگیری کنید.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل passive_pem_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
پیل سوختی هیدروژنی (FC)
اکنون فیزیک را برای مدل توزیع فعلی (بدون اثرات انتقال جرم) تنظیم کنید. جریان گاز در سمت آند 100٪ هیدروژن فرض می شود، در حالی که گونه های پیش فرض H2O و N2 در جریان گاز کاتد گنجانده شده اند. با اختصاص دادن دامنه های جمع کننده فعلی و GDL شروع کنید (مقدار پارامتر مواد را در شاخه Materials بعداً مشخص خواهید کرد ).
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی پیل سوختی هیدروژنی (fc) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات پیل سوختی هیدروژنی ، قسمت مخلوط گاز H2 را پیدا کنید . |
3 | چک باکس H2O را پاک کنید . |
4 | قسمت O2 Gas Mixture را پیدا کنید . زیربخش مکانیزم های حمل و نقل را پیدا کنید . کادر بررسی شامل انتشار فاز گاز را پاک کنید . |
گردآورنده فعلی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Current Collector را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جمع‌آوری کنونی ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مجموعه‌های فعلی را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electrode Charge Transport را پیدا کنید . از لیست σ ، از مواد را انتخاب کنید . |
لایه انتشار گاز H2 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و H2 Gas Diffusion Layer را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه انتشار گاز H2 ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Anode GDL را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electrode Charge Transport را پیدا کنید . از لیست σ ، از مواد را انتخاب کنید . |
لایه انتشار گاز O2 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و O2 Gas Diffusion Layer را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه انتشار گاز O2 ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Cathode GDL را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electrode Charge Transport را پیدا کنید . از لیست σ ، از مواد را انتخاب کنید . |
غشاء 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Membrane را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Membrane ، قسمت Domain Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، غشاء را انتخاب کنید . |
الکترود نازک انتشار گاز H2 1
اکنون GDE های نازک را همراه با واکنش های الکتروشیمیایی تنظیم کنید. توجه داشته باشید که پتانسیل تعادل مرجع و ولتاژ حرارتی خنثی زمانی که از گزینه پیش‌فرض Built in استفاده می‌شود، به‌طور خودکار محاسبه می‌شوند.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Thin H2 Gas Diffusion Electrode را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود نازک انتشار گاز H2 ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Anode GDE را انتخاب کنید . |
4 | قسمت ضخامت الکترود را پیدا کنید . در قسمت متنی d gde ، d_gde را تایپ کنید . |
واکنش الکترود انتشار گاز نازک H2 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Thin H2 Gas Diffusion Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود انتشار گاز نازک H2 ، بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن i 0,ref ( T ) i0_refa را تایپ کنید . |
4 | قسمت Active Specific Surface Area را پیدا کنید . در قسمت متن a v ، Av را تایپ کنید . |
الکترود نازک انتشار گاز O2 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Thin O2 Gas Diffusion Electrode را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای الکترود نازک انتشار گاز O2 ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Cathode GDE را انتخاب کنید . |
4 | قسمت ضخامت الکترود را پیدا کنید . در قسمت متنی d gde ، d_gde را تایپ کنید . |
واکنش الکترود انتشار گاز نازک O2 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Thin O2 Gas Diffusion Electrode Reaction 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واکنش الکترود انتشار گاز نازک O2 ، بخش سینتیک الکترود را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن i 0,ref ( T ) i0_refc را تایپ کنید . |
4 | قسمت Active Specific Surface Area را پیدا کنید . در قسمت متن a v ، Av را تایپ کنید . |
فاز 1 گاز O2
ترکیب مخلوط گاز O2 را در گره فاز گاز O2 تنظیم کنید .
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Hydrogen Fuel Cell (fc) روی O2 Gas Phase 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فاز گاز O2 ، بخش ترکیب را پیدا کنید . |
3 | از لیست مشخصات مخلوط ، هوای مرطوب را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی RH hum ، RH_amb را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن T hum ، T_amb را تایپ کنید . |
مقادیر اولیه 1
مقادیر اولیه را برای تسهیل همگرایی عددی ارائه دهید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Hydrogen Fuel Cell (fc)>Electrolyte Phase 1 روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن φ l ، -0.1[V] را تایپ کنید . |
فاز 1 هدایت الکترونیکی
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Hydrogen Fuel Cell (fc) روی Electronic Conducting Phase 1 کلیک کنید .
مقادیر اولیه 2
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و مقادیر اولیه را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Paste Selection ، 4،5 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید . |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
8 | در قسمت متن φ s ، V_cell را تایپ کنید . |
فاز 1 هدایت الکترونیکی
مدل جریان های الکتروشیمیایی را با اتصال به زمین جمع کننده جریان آند و تنظیم صفحه فولادی کاتد روی پتانسیل سلول تکمیل کنید.
در پنجره Model Builder ، روی Electronic Conducting Phase 1 کلیک کنید .
زمین برق 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Electric Ground را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای زمین الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ترمینال جریان آند را انتخاب کنید . |
فاز 1 هدایت الکترونیکی
در پنجره Model Builder ، روی Electronic Conducting Phase 1 کلیک کنید .
پتانسیل الکتریکی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Electric Potential را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پتانسیل الکتریکی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، ترمینال جریان کاتد را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Electric Potential را پیدا کنید . در قسمت متن φ s,bnd ، V_cell را تایپ کنید . |
انتقال حرارت در جامدات (HT)
اکنون مدل را برای انتقال گرما تنظیم کنید. (همه پارامترهای متریال را بعداً مشخص می کنید). با استفاده از شرایط مرزی شار حرارتی ، گرمای از دست رفته توسط خنک‌سازی همرفتی را مدل‌سازی کنید .
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی انتقال حرارت در جامدات (ht) کلیک کنید . |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، کاتد – مرز هوا را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 39، 46، 49، 56، 59، 66، 69، 76، 79، 86، 89، 96، 99، 106، 109، 116، 119، 126، 129، 136، و 139 را انتخاب کنید. |
انتخاب مرز با انتخاب مرز کاتد-هوای از پیش تعریف شده و سپس افزودن سطح بالایی صفحه پوشش کاتد آسان‌تر است.
5 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن h ، htc را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن T ، T_amb را تایپ کنید . |
تابش سطح به محیط 1
شامل گره های تابش سطح به محیط برای دو سطح مختلف در سمت کاتد. انتشار برای کربن GDL بیشتر از ورق فولادی است.
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Surface-to-Ambient Radiation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تشعشعات سطح به محیط ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، کاتد – مرز هوا را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Surface-to-Ambient Radiation را پیدا کنید . از لیست ε ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.8 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن T amb ، T_amb را تایپ کنید . |
تابش سطح به محیط 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Surface-to-Ambient Radiation را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 39 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تابش سطح به محیط ، بخش تابش سطح به محیط را پیدا کنید . |
4 | از لیست ε ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.3 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن T amb ، T_amb را تایپ کنید . |
چند فیزیک
گرما در دامنه ها به دلیل گرمایش اهمی و در GDE های نازک به دلیل تلفات فعال سازی تولید می شود. این منابع گرما را با جفت کردن رابط انتقال حرارت به رابط پیل سوختی هیدروژنی ، با استفاده از ویژگی مولتیفیزیک گرمایش الکتروشیمیایی ایجاد کنید. توجه داشته باشید که این ویژگی دمای بین رابط ها را نیز جفت می کند.
گرمایش الکتروشیمیایی 1 (ech1)
در نوار ابزار Physics ، روی Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electrochemical Heating را انتخاب کنید .
Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Electrochemical Heating را انتخاب کنید .مواد
این مدل از برخی مواد از کتابخانه داخلی استفاده می کند، با وارد کردن آنها شروع کنید.
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Copper را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Steel AISI 4340 را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
مس (mat1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی Copper (mat1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، آند جریان جمع کننده را انتخاب کنید . |
فولاد AISI 4340 (mat2)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Steel AISI 4340 (mat2) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، کاتد جریان جمع کننده را انتخاب کنید . |
مقادیر پارامتر مواد مورد نیاز برای غشاء و GDL را به صورت دستی تنظیم کنید (چگالی و ظرفیت گرمایی در واقع برای این مدل مورد نیاز نیست زیرا این یک مشکل گرمای ثابت است، اما اگر کسی بخواهد زمان انجام دهد، برای راحتی در اینجا اضافه می شوند. مطالعه وابسته).
GDL ها
1 | در پنجره Model Builder ، روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، GDLs را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
رسانایی الکتریکی | sigma_iso ; sigmaii = sigma_iso، sigmaij = 0 | 100 | S/m | پایه ای |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 25 | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 200 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 700 | J/(kg·K) | پایه ای |
5 | در قسمت Label text، GDLs را تایپ کنید . |
غشاء
1 | روی Materials کلیک راست کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، در قسمت متن برچسب ، Membrane را تایپ کنید . |
3 | قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، غشاء را انتخاب کنید . |
4 | قسمت محتوای مواد را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
هدایت الکترولیت | sigmal_iso ; sigmalii = sigmal_iso، sigmalij = 0 | 1 | S/m | هدایت الکترولیت |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 0.2 | W/(m·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 1000 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 4000 | J/(kg·K) | پایه ای |
مش 1
مش را با مش بندی سطوح بالا و پایین برای هر قسمت به ترتیب و سپس جارو کردن در جهت z بسازید .
مثلثی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 39 را انتخاب کنید. |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، 1.5e-3 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Minimum size element ، 1e-3 را تایپ کنید . |
جارو 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Swept کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Swept ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، کاتد جریان جمع کننده را انتخاب کنید . |
توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در فیلد متنی Number of element ، 2 را تایپ کنید . |
جارو 1
در پنجره Model Builder ، روی Swept 1 کلیک راست کرده و Build Selected را انتخاب کنید .
مثلثی رایگان 2
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Triangular ، بخش Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، کاتد – مرز هوا را انتخاب کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
مثلثی رایگان 3
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Boundary کلیک کنید و Free Triangular را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
سایز 1
1 | روی Free Triangular 3 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
4 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
5 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.9e-3 را تایپ کنید . |
6 | کادر حداقل اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.6e-3 را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
جارو 2
در نوار ابزار Mesh ، روی Swept کلیک کنید .
Swept کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Swept 2 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
3 | در فیلد متنی Number of element ، 2 را تایپ کنید . |
جارو 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Swept 2 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
مش نهایی اکنون باید به صورت زیر باشد:
تعاریف
دو پروب برای محاسبه چگالی جریان متوسط در آند و دما در کاتد اضافه کنید.
پروب متوسط جریان سلولی
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Boundary Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای کاوشگر مرزی ، Average Cell Current Density Probe را در قسمت نوشتاری Label تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام متغیر ، I_cell را تایپ کنید . |
4 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، Anode GDE را انتخاب کنید . |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Hydrogen Fuel Cell>Electrode kinetics>fc.iloc_th2gder1 – چگالی جریان محلی – A/m² را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، fc.iloc_th2gder1*Av*d_gde را تایپ کنید . |
پروب میانگین دمای سلول
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Boundary Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای کاوشگر مرزی ، Average Cell Temperature Probe را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | در قسمت متن نام متغیر ، T_avg را تایپ کنید . |
4 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، Cathode GDE را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، T را تایپ کنید . |
6 | از لیست جدول و واحد نمودار ، degC را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: ثابت
از یک جارو کمکی با ادامه برای حل طیف وسیعی از ولتاژهای سلولی مختلف استفاده کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . |
3 | کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
4 |  روی افزودن کلیک کنید . |
5 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
V_cell (ولتاژ سلول) | محدوده (1,-0.1,0.4) | V |
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید ، سپس روی Dependent Variables 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای متغیرهای وابسته ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
4 | از لیست روش ، مقدار اولیه مبتنی بر را انتخاب کنید . |
5 | در پنجره Model Builder ، Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1>Segregated 1 node را گسترش دهید ، سپس روی پیل سوختی هیدروژن کلیک کنید . |
6 | در پنجره Settings برای Segregated Step ، روی قسمت Method and Termination کلیک کنید . |
7 | از لیست به‌روزرسانی Jacobian ، On first iteration را انتخاب کنید . |
8 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
10 | تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
11 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
مراحل این بخش را برای بازتولید ارقام در بخش نتایج و بحث دنبال کنید .
پتانسیل الکتریکی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Electric Potential را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Electric Potential کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، fc.phis را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Electric Potential ، روی  Plot کلیک کنید . |
پتانسیل الکترولیت
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Electrolyte Potential را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Electrolyte Potential کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در نوار ابزار Electrolyte Potential ، روی  Plot کلیک کنید . |
دمای سطح
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، دمای سطح را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Surface Temperature کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، T را تایپ کنید . |
4 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار دمای سطح ، روی  Plot کلیک کنید . |
برش هواپیما 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Plane کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Plane ، قسمت Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست هواپیما ، XY-planes را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن مختصات Z ، H_film+H_GDL+H_membrane/2 را تایپ کنید . |
5 |  روی Plot کلیک کنید . |
دمای غشاء
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  2D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، دمای غشاء را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Membrane Temperature کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Plane 1 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، T را تایپ کنید . |
5 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار Membrane Temperature ، روی  Plot کلیک کنید . |
چگالی جریان غشا
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، چگالی جریان غشایی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Membrane Current Density کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Plane 1 را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Hydrogen Fuel Cell> بردار چگالی جریان الکترولیت – A/m²>fc.Ilz – بردار چگالی جریان الکترولیت ، z-component را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Membrane Current Density ، روی  Plot کلیک کنید . |
طرح پلاریزاسیون
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، پلاریزاسیون پلات را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
4 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، میانگین چگالی جریان سلول (A/m^2) را تایپ کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Cell voltage (V) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی پلاریزاسیون Plot کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
V_cell | V | ولتاژ سلول |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Expression ، I_cell را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
7 | در نوار ابزار Polarization Plot ، روی  Plot کلیک کنید . |
دما در مقابل چگالی جریان
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، دما در مقابل تراکم جریان را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
4 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، میانگین چگالی جریان سلول (A/m^2) را تایپ کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، میانگین دمای کاتد (K) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | روی Temperature vs. Current Density کلیک راست کرده و Global را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
T_avg | tenC | میانگین دمای کاتد |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Expression ، I_cell را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
7 | در نوار ابزار دما در مقابل چگالی جریان ، روی  Plot کلیک کنید . |
ضمیمه – دستورالعمل های مدل سازی هندسه
افزودن کامپوننت
در نوار ابزار Home ، روی Add Component کلیک کنید و 3D را انتخاب کنید .
Add Component کلیک کنید و 3D را انتخاب کنید .تعاریف جهانی
ابتدا پارامترهای هندسه را تعریف کنید.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
L | 10[cm] | 0.1 متر | طول سلول |
D | 2[cm] | 0.02 متر | عرض سلول |
H_film | 0.035 [mm] | 3.5E-5m | ضخامت فیلم مس |
H_GDL | 0.3[mm] | 3E-4 متر | ضخامت GDL |
H_membrane | 0.02 [mm] | 2E-5 متر | ضخامت غشاء |
H_plate | 0.5[mm] | 5E-4m | ضخامت ورق فولادی |
r_film | 2[mm] | 0.002 متر | شعاع سوراخ در فیلم مس |
r_plate | 4[mm] | 0.004 متر | شعاع سوراخ در صفحه فولادی |
هندسه 1
هندسه بر اساس بلوک‌ها است، با آرایه‌هایی از استوانه‌ها برای ایجاد سوراخ‌ها در صفحه فولادی بالا و لایه مسی پایین. از عملیات تفاضل بولی برای ایجاد دو قسمتی که مجموعه نهایی را تشکیل می دهند استفاده کنید.
بلوک 1 (blk1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text، D را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، H_film را تایپ کنید . |
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، r_film را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، H_film را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 1[cm] را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، 1[cm] را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
آرایه 1 (arr1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Array را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی cyl1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات آرایه ، بخش Size را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن x اندازه 5 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Displacement را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 2e-2 را تایپ کنید . |
6 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 |  روی دکمه Go to XY View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | فقط شی blk1 را انتخاب کنید تا آن را به لیست Objects to add اضافه کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
5 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
6 | روی پنجره Graphics کلیک کرده و بکشید تا تمام پنج سیلندر محصور شده و روشن شود، سپس برای تأیید انتخاب، راست کلیک کنید.  |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
بلوک 2 (blk2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text، D را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، H_GDL را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، H_film را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بلوک 3 (blk3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text، D را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، H_membrane را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، H_film+H_GDL را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بلوک 4 (بلک4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text، D را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، H_GDL را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، H_film+H_GDL+H_membrane را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
بلوک 5 (بلک5)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، L را تایپ کنید . |
4 | در قسمت Depth text، D را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن ارتفاع ، H_plate را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، H_film+H_GDL+H_membrane+H_GDL را تایپ کنید . |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
سیلندر 2 (cyl2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، r_plate را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، H_plate را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 5e-3 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن y ، 5e-3 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن z ، H_film+H_GDL+H_membrane+H_GDL را تایپ کنید . |
8 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
آرایه 2 (arr2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Array را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی cyl2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات آرایه ، بخش Size را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن x اندازه 10 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی اندازه y ، 2 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Displacement را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 1e-2 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن y ، 1e-2 را تایپ کنید . |
8 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تفاوت 2 (dif2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 |  روی دکمه Go to XY View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
3 | فقط اشیاء blk2 ، blk3 ، blk4 و blk5 را انتخاب کنید تا آنها را به لیست Objects to add اضافه کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
5 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
6 | روی پنجره Graphics کلیک کرده و بکشید تا 20 سیلندر محصور شده و برجسته شود، سپس برای تأیید انتخاب، راست کلیک کنید.  |
7 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Go to Default View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
فرم اتحادیه (فین)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Form Union (fin) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Form Union/Assembly ، بخش Form Union/Assembly را پیدا کنید . |
3 | از لیست Action ، Form an assembly را انتخاب کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
هندسه مدل اکنون کامل شده است.
