بررسی عددی تاثیر شرایط عملیاتی مختلف بر عملکرد هواپیمای بدون سرنشین با سیستم پیشرانش پیل سوختی به کمک روش طراحی آزمایش

در پژوهش حاضر به مطالعه تاثیر شرایط عملکردی مختلف بر راندمان یک پهپاد با پیشرانش پیل سوختی غشای پلیمری با استفاده از روش طراحی آزمایش پرداخته شده است.بدین منظور ضمن طراحی یک سیکل ترمودینامیکی بر مبنای مطالعات گذشته،استک پیل سوختی مفروض به صورت صفربعدی شبیه سازی و مدل عددی اعتبارسنجی شده است.در ادامه معادلات ترمودینامیکی حاکم برای کلیه اجزای سیکل نوشته شده و راندمان استک پیل سوختی و سیستم محاسبه گردیده است.به منظور بررسی تاثیر شرایط عملیاتی مختلف بر راندمان پیل سوختی و سیستم و بهینه سازی، روش رویه پاسخ و طرح مرکب مرکزی مورد استفاده قرار گرفته است. بدین منظور ارتفاع عملیاتی، فشار کاری و نرخ استوکیومتری کاتد به عنوان پارامترهای مستقل ورودی و راندمان استک پیل سوختی و کل سیکل ترمودینامیکی به عنوان پاسخ درنظر گرفته شده اند. نتایج این مطالعه نشان می دهد که افزایش فشار کاری سبب افزایش راندمان استک پیل سوختی و سیکل به ترتیب به میزان٪5/3 و ٪5/14 می شود. از سوی دیگر هرچند افزایش استوکیومتری کاتد بهبود عملکرد پیل سوختی را درپی دارد،اما سبب کاهش شدید (حداکثر ٪6/30) راندمان سیکل می گردد. بررسی تاثیر ارتفاع عملیاتی بیانگر این نتیجه است که اثرات افزایش ارتفاع برراندمان پیل سوختی قابل صرفنظر است، اما با افزایش ارتفاع عملیاتی راندمان سیکل بیش از ٪30 کاهش می یابد برمبنای نتایج این مطالعه در هر ارتفاع عملیاتی برای یک پهپاد،بیشترین راندمان زمانی حاصل می شود که فشار کاری در کران بالا و نرخ استوکیومتری کاتد در کران پایین قرار گیرند.