افزایش بازده سلول های خورشیدی یک ماهواره با نشانه روی خورشیدی از طریق طراحی بهینه پیکربندی لوله های حرارتی به روش الگوریتم ژنتیک

کاهش دمای آرایه های خورشیدی ماهواره به منظور افزایش بازده الکتریکی آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه با به کارگیری الگوریتم ژنتیک، روش نوینی برای طراحی بهینه پیکربندی لوله های حرارتی ماهواره ها ارایه شد. هدف از این بهینه سازی، تعدیل شرایط دمایی و طراحی حرارتی آرایه های خورشیدی برای یک ماهواره دارای نشانه روی خورشید در مدار پایین است. به منظور شبیه سازی حرارتی ماهواره از نرم افزارهای SINDA/FLUENT و Thermal Desktop استفاده شد. شبیه سازی های عددی با استفاده از نتایج تجربی مدل حرارتی ماهواره در محفظه خلا، صحت سنجی شد و نشان داده شد که تحلیل های عددی می توانند نتایج قابل اعتمادی تولید نمایند. سپس با اعمال قواعد و قیود حاکم بر مساله، یک الگوریتم بهینه سازی نوشته شد. این الگوریتم به حل معادلات حاکم بر مساله به کمک حلگر می پردازد و نتایج را به عنوان خروجی گزارش می کند. بهینه سازی برای داغ ترین حالت ماهواره (زاویه °90=بتا) انجام و پس از انجام فرآیند بهینه سازی، پیکربندی بهینه لوله های حرارتی استخراج شد. در قسمت بررسی نتایج، سه حالت عدم استفاده از لوله های حرارتی، طراحی اولیه پیکربندی لوله های حرارتی و پیکربندی بهینه لوله های حرارتی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. مشخص شد که طراحی بهینه به کمک الگوریتم ژنتیک می تواند تا C°19 دمای آرایه های خورشیدی را نسبت به حالتی که در آن از لوله های حرارتی استفاده نشده است، کاهش دهد. مشاهده شد که افزایش نسبت بازده الکتریکی سلول های خورشیدی حدود 10/4% است. همچنین طراحی بهینه نسبت به طراحی اولیه، تا C°10 دمای آرایه های خورشیدی را کاهش می دهد. طراحی بهینه پیکربندی لوله های حرارتی می تواند باعث کاهش قابل توجه دمای اجزای داخلی ماهواره نیز شود.