Ανάπτυξη συστοιχίας θερμοηλεκτρικών στοιχείων ενσωματωμένων σε δομικές κατασκευές από σύνθετα υλικά

• Κύριος συγγραφέας: Ντεμίρης, Σπυριδων
• Άλλοι συγγραφείς: Κωστόπουλος, Βασίλειος
• Μορφή: Thesis
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2019
• Θέματα: Θερμοηλεκτρικοί κινητήρες; Φαινόμενο Seebeck; Prometheus Project; Αεροδιαστημική; Παραγωγή ενέργειας; Thermoelectric generators; Seebeck effect; Aerospace; Energy production

Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια του μεταπτυχιακού προγράμματος σπουδών (ΜΠΣ) του τμήματος Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών του πανεπιστημίου Πατρών, με κατεύθυνση <<Υπολογιστική και Πειραματική Μηχανική και Προηγμένα Υλικά>>. Πιο συγκεκριμένα, η διπλωματική χωρίζεται σε δύο βασικά μέρη. Στο πρώτο μέρος γίνεται αναφορά στις βασικές αρχές λειτουργίας των θερμοηλεκτρικών κινητήρων (TEG) τόσο στο κομμάτι των φυσικών φαινομένων που τους διέπουν, όσο και στα μαθηματικά που περιγράφουν τον τρόπο λειτουργίας τους. Το δεύτερο μέρος είναι αφιερωμένο στην εφαρμογή των θερμοηλεκτρικών επάνω στο κομμάτι των αεροσκαφών. Με βάση το μη επανδρωμένο αεροσκάφος “DEMON” της BAE Systems και του πανεπιστήμιου του Cranfield, και τον θερμοηλεκτρικό κινητήρα Prometheus της EU ECO Technologies, έγινε εκτενής υπολογιστική μελέτη επάνω στην εγκατάσταση του Prometheus στην εξάτμιση του DEMON. Ο λόγος αυτής της εγκαταστάσεις ήταν για να γίνει το αεροσκάφος πιο αποδοτικό σε σχέση με τη διάρκεια πτήσης του όσο και με τη μείωση του βάρους του. Εκτενέστερα, δημιουργήθηκε ένα πρόγραμμα Simulink στο οποίο προσομοιάζεται η λειτουργία ενός θερμοηλεκτρικού στοιχείου. Επίσης στο ίδιο πρόγραμμα μοντελοποιήθηκε η λειτουργία του κινητήρα που είναι ενσωματωμένος στον DEMON. Αυτό έγινε με σκοπό να προσομοιωθεί η συμπεριφορά του θερμοηλεκτρικού κινητήρα επάνω στο αεροσκάφος για συνθήκες πτήσης ΕΟΠ (Ευθεία Οριζόντια Πτήση) για διαφορετικά ύψη. Στη συνέχεια με βάση σχέδια της EU ECO Technologies και κάποιων πρόσθετων εξαρτημάτων, έγινε μελέτη θερμικής ανάλυσης σε συνθήκες πειράματος στο εργαστήριο, με το πρόγραμμα Solidworks. Τα αποτελέσματα που πάρθηκαν από το υπολογιστικό μοντέλο, συγκρίθηκαν με αυτά από την πειραματική διαδικασία αποδεικνύοντας το μικρό σφάλμα που υπάρχει μεταξύ τους. Κλείνοντας, με βάση την παρούσα εργασία θα μπορούσαν να μελετηθούν ένα πλήθος αντικειμένων επάνω στο συγκεκριμένο αντικείμενο. [1] Για παράδειγμα, για την ψύξη των θερμοηλεκτρικών προκρίνονται δύο τρόποι. Με χρήση από τον αέρα του συμπιεστή, είτε από ειδικές οπές επάνω στην άτρακτο. Για κάθε έναν τρόπο υπάρχουν πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που πρέπει να μελετηθούν. [2] Η χρήση μεταλλικών υλικών που περικλείουν την εξάτμιση για να εγκατασταθούν τα θερμοηλεκτρικά στοιχεία αυξάνουν το βάρος στο αεροσκάφος. Η χρήση προηγμένων υλικών π.χ Σύνθετα υλικά θα βοηθούσε στην καλύτερη απόδοση τόσο του συστήματος όσο και του ίδιου του αεροσκάφους [3] Η σχεδίαση του συστήματος διαχείρισης της παραγόμενης ενέργειας (Power management)