---

در لایه نفوذ گاز کاتد پیل سوختی پلیمری، علاوه بر هوا، آب هم بصورت مایع و هم بصورت گاز جریان دارد. تماس دو فاز مایع و گاز از یک سو و تبادل جرم میان این دوفاز از سوی دیگر، بر پارامترهای اصلی جریان دوفازی و در نتیجه عملکرد پیل سوختی پلیمری اثر می¬گذارد. در این مقاله ضمن بررسی اثر تماس دوفاز و تبادل جرم میان آنها، پارامترهای اصلی جریان دوفازی از جمله فشار مویینگی، میزان اشباع، غلظت مولی گونه های گازی، سرعت مخلوط گازها، سرعت آب و غیره استخراج شده است. این درحالی است که در مدلهای رایج، عموما به مقدار آب وارد شده از غشا مقداری فرضی را نسبت می¬دهند. نتایج نشان می¬دهد که کاهش رطوبت نسبی هوای ورودی به کاتد سبب افزایش نرخ تبخیر و درنتیجه افزایش سهم بخار آب در تخلیه آب لایه نفوذ گاز می¬شود که به تبع آن سرعت آب مایع، گرادیان فشار مویینگی و گرادیان اشباع کاهش می¬یابد. افزایش دمای عملکرد پیل سوختی نیز سبب افزایش ظرفیت هوای کاتد برای جذب بخار آب می¬شود، لذا این افزایش دما سبب افزایش نرخ تبخیر و کاهش سرعت توده گاز و در نتیجه کاهش گرادیان فشارگاز می¬شود.

---

در مقاله حاضر، جریان دوفازی و غیر ‌هم‌دما در لایه نفوذی گاز کاتد پیل سوختی پلیمری مدل‌سازی شده است. جهت استفاده از شرایط مرزی دقیق‌، علاوه بر مدل‌سازی لایه نفوذی گاز کاتد، دیگر اجزای پیل سوختی (غشاء و لایه نفوذی گاز آند) نیز مدل‌سازی شده‌اند. معادلات حاکم شامل معادلات بقای جرم، بقای مومنتم و بقای انرژی و دیگر معادلات کمکی است که توسط روش‌های عددی حل شده است. همچنین اثر فشار و رطوبت نسبی، اثر تماس و تبادل جرم بین دوفاز روی عملکرد پیل سوختی بررسی شده است. نتایج نشان می‌دهند که جهت مدل‌سازی دقیق جریان دوفازی، لازم است هر دو اثر تماس و تبادل جرم بین دو فاز در نظر گرفته شود. به ازای رطوبت‌های مختلف کانال کاتد، منحنی عملکرد و منحنی توزیع دما در طول پیل سوختی در دو حالت دوفازی و تک‌فاز مقایسه شده‌اند، مقدار نسبی این دو برای دو جریان وابسته به مقدار رطوبت کانال کاتد است. با افزایش فشار گاز در کانال کاتد از ۵/۰ به ۵ اتمسفر، محتوای آب در مرز غشاء و لایه نفوذی گاز کاتد در حدود ۲۰% افزایش یافته و به تبع آن افت اهمی کاهش می‌یابد. با این کاهش افت اهمی درجه حرارت در طول پیل سوختی کاهش می‌یابد. ولی بر عکس با افزایش فشار گاز در کانال آند، درجه حرارت در طول پیل سوختی افزایش می‌یابد.

---

بی‌اختیاری استرسی ادرار، خروج غیرارادی ادرار از پیشابراه بعلت افزایش فشار شکمی در غیاب انقباض مثانه است که منجر به افزایش فشار مثانه‌ای به بیش از مقدار فشار پیشابراهی می‌شود. زنان میانسال بیشترین قشر در بیماران مبتلا به این عارضه هستند. علیرغم آمار بالای بیماران مبتلا به این بیماری، اطلاعات بسیار اندکی در مورد مکانیک و نحوه عملکرد آن از لحاظ نظری وجود دارد. هدف پژوهش جاری، ایجاد یک مدل محاسباتی از مثانه و پیشابراه تحت یک فشار خارجی (همانند یک عطسه) است که بتواند به کمک روش‌های عددی المان محدود و تکنیک‌های برهمکنش سیال-جامد‎ به بررسی این عارضه بپردازد. در ایجاد این مدل، خواص مکانیکی اعمال شده به دیواره مثانه و پیشابراه و همچنین شرایط مرزی بافت‌های حمایت‌کننده از اهمیت بسیار زیادی برخوردار هستند. نوآوری این طرح نسبت به طرح‌های مشابه‏، استفاده از روش صریح در حل عددی و توجه بیشتر به ارتباط بالینی در قیاس با نگرش صرف مهندسی به موضوع است. نتایج نشان می‌دهد که دقت فشار پیش‌بینی شده در مرکز مثانه برای مدلی که از مدل ماده غیرخطی (هایپرالاستیک) استفاده می‌کند نسبت به مدل خطی (الاستیک) به طور قابل توجهی بیشتر است. نتایج مدل‌های محاسباتی حاکی از آن است که می‌توان با استفاده از روش‌های عددی و ساده‌سازی فیزیک سامانه‌های زیستی همانند دستگاه ادراری تحتانی، نتایج آزمایشگاهی را در محیط مجازی با هدف شناخت سازوکارهای پاتولوژیکی مجددا تولید کرد.

---

امروزه استفاده از صفحات دوقطبی فلزی در صنعت پیل‌سوختی به دلیل هزینه بسیار پایین‌تر آن نسبت به صفحات ضخیم گرافیتی که با روش ماشینکاری تولید می‌شوند، مورد توجه بسیاری از محققان قرار گرفته است. بهترین روش برای تولید صفحات دوقطبی فلزی، استفاده از فرآیند شکل‌دهی است. در میان انواع روش‌های شکل‌دهی، فرآیند شکل‌دهی استمپینگ از سرعت تولید بالاتر، سادگی فرآیند و هزینه تولید پایین‌تری برخوردار است. یکی از مشکلات عمده شکل‏دهی صفحات دوقطبی فلزی، برگشت فنری ورق بعد از شکل‏دهی می‏باشد که موجب اعوجاج و عدم یکنواختی در کانال‏های شکل گرفته می‏گردد. در این پژوهش تاثیر پارامترهای هندسی همچون ابعاد و زاویه دیواره کانال، شعاع گوشه، عمق کانال و تاثیر پارامتر فرآیندی همچون روانکار بر پروفیل پرشدگی و برگشت فنری ورق شکل‏دهی شده از جنس فولاد زنگ­نرن ۳۰۴ با ضخامت ۱/۰ میلی­متر بررسی گردید. به همین منظور، در ابتدا به کمک نرم­افزار المان محدود آباکوس، شبیه‏سازی انجام شد و صحت نتایج به کمک آزمایش‏های تجربی بررسی شد. در ادامه با تغییر پارامترهای ورودی در شبیه‏سازی، خروجی‏های نامبرده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که زاویه دیواره و پهنای کانال بیشترین تاثیر را بر مقدار برگشت فنری صفحات شکل‏دهی شده دارند. نتایج در ارتباط با پارامتر فرآیندی چون تاثیر روانکار نشان داد که مقدار برگشت فنری تقریبا مستقل از پارامتر روانکار است. اما در شرایط کاملا برابر، در حالت استفاده از روانکار، توزیع تنش در گوشه‏ها و دیواره کانال بسیار یکنواخت‏تر است.

---

---