شبیه سازی چرخه شارژ-دشارژ باتری سرب-اسید به روش طیفی چبیشف

پدیده گریز حرارتی یکی از انواع تخریب باتری های سرب-اسید است که یک پدیده ناپایداری سیالاتی-حرارتی است و برای شبیه سازی دقیق آن نیاز به روش های دقیق عددی و استفاده از حلگرهای بدون واسطه است. شبیه سازی مرتبه بالای عددی باتری پیش نیاز اعمال روش های بدون واسطه (DNS) برای مطالعه پدیده گریز حرارتی است. در این مقاله برای قدم نخست، با توجه به هندسه ساده باتری روش های طیفی که در شبیه سازی بی واسطه پدیده های سیالاتی-حرارتی زیاد استفاده شده است، به باتری سرب-اسیدی اعمال شده است. چرخه دشارژ، استراحت و شارژ مجدد یک سل باتری سرب-اسید به روش طیفی هم مکانی چبیشف در تلفیق با انتگرال گیری زمانی مرتبه چهارم رانگ-کوتا انجام گرفته است. با توجه به پیچیدگی مساله برای قدم نخست این شبیه سازی در یک بعد انجام شده است تا مشکلات حل عددی آن روشن گردد. دو شبکه ریز و درشت با مرتبه چندجمله ای های چبیشف از مرتبه ۱۲ و ۸ مورد استفاده برای شبیه سازی قرار گرفته است. مقایسه مقدار خطا نشان می دهد که دقت به دست آمده به صورت نمایی با تعداد نقاط افزایش پیدا می کند به طوری که با افزایش دو نقطه به شبکه تا ۲۰۰ برابر خطا کاهش پیدا می کند. همچنین نتایج به دست آمده نشان می دهد که این روش در نرخ های بالای جریان نیز قادر به شبیه سازی باتری است. نتایج شبیه سازی فرایند دشارژ و شار مجدد نشان می دهد که روش طیفی و رانگا-کوتای مرتبه چهارم مناسب برای شبیه سازی های بی واسطه (DNS) باتری برای مطالعه فرایندهای پیچیده اعم از پدیده گریز حرارتی می باشد.

کلیدواژه ها:

Lead-acid battery ، Battery simulation ، Spectral method ، Chebychev colocation ، cycle simulation ، باتری سرب-اسید ، شبیه سازی باتری ، روش طیفی ، هم مکانی چبیشف ، شبیه سازی چرخه