شبیه سازی الکتروشیمیایی باتری سرب-اسید به روش رتبه کاسته بر پایه تجزیه متعامد سره

همواره مدل سازی و شبیه سازی به عنوان یک ابزار بسیار مفید جهت بهینه سازی و آنالیز رفتار دینامیکی باتری های سرب-اسید از اهمیت بسیار زیادی برخوردار بوده است. یکی از مشکلات عمده در شبیه سازی و بهینه سازی باتری های سرب-اسید به دلیل پیچیدگی معادلات الکتروشیمیایی حاکم بر باتری، زمان بر بودن این محاسبات می باشد. یک راه حل مناسب جهت غلبه بر این مشکل استفاده از روش های رتبه کاسته است. در مطالعه حاضر، معادلات الکتروشیمیایی حاکم بر باتری سرب-اسید در حالت یک بعدی و به روش رتبه کاسته و بر پایه توابع متعامد سره شبیه سازی شده اند. برای نشان دادن توانایی این روش در شبیه سازی باتری سرب-اسید، معادلات حاکم شامل بقای بار الکتریکی در فاز مایع و جامد و همچنین بقای گونه های شیمیایی به طور همزمان در طی یک پروسه شامل سه فرآیند تخلیه، استراحت و شارژ به طور عددی برای یک سل از باتری سرب-اسید حل شده اند. نتایج عددی به دست آمده شامل تغییرات ولتاژ سل و غلظت اسید سولفوریک، نشان می دهد که نه تنها استفاده از روش رتبه کاسته بر پایه توابع متعامد سره تا حد زیادی از زمان محاسبات می کاهد (کاهش 15 برابر) بلکه تطابق بسیار خوبی نیز بین نتایج به دست آمده و نتایج مدل های عددی موجود در دینامیک سیالات محاسباتی وجود دارد.