In the context of an aviation industry whose top priority is to face the sustainability challenge, the growing civil UAV branch is not an exception. Hydrogen-powered UAVs equipped with PEM (Polymer Electrolyte Membrane) fuel cells are more and more frequently identified as the most convincing and promising technology, particularly for long-endurance mission requirements. However, the onboard carriage of a hydrogen fuel cell leads to unexplored internal flow characteristics, including the introduction of water vapour. The purpose of this master thesis is to develop a valid CFD model and methodology for the internal flow simulation of hydrogen-powered UAVs. Given the strict environmental operational requirements of PEM fuel cells, the intended application of the model is to effectively assess the evolution of the internal bay flow temperature and humidity fields. An explicit-time fourth-order Runge-Kutta projection method is tested successfully on a sample 2D case setup. The case geometry and flow conditions are inspired by the Green Raven UAV project conceived by the Department of Aeronautical and Vehicle Engineering at KTH. / I samband med en flygindustri vars högsta prioritet är att bemöta hållbarhetsutma- ningen är den växande civila UAV-sektorn inget undantag. Vätgasdrivna UAV:er utrustade med PEM (Polymer Electrolyte Membrane) bränsleceller betecknas allt oftare som den mest övertygande och lovande teknologin, särskilt för att de ska kunna utföra långvariga uppdrag. Den ombordgående transporten av en vätebränslecell leder emellertid till outforskade inre flödesfenomen, inklusive alstrad vattenånga. Syftet med detta examensarbete är att utveckla en lämplig CFD-modell och metodik för intern flödesimulering av vätgasdrivna UAV. Med tanke på de strikta miljökraven för PEM-bränsleceller är modellens avsedda tillämpning att eektivt utvärdera utvecklingen av de inre flödestemperaturerna och luftfuktighetsfälten. En tidsexplicit Runge-Kutta-projektionsmetod av fjärde ordningen testas framgångsrikt på ett 2D-exempel. Fallets geometri och flödesförhållanden är inspirerade av Green Raven UAV-projektet som utförts på Farkost och Flyg avdelningen på KTH.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-302784 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Porcarelli, Alessandro |
| Publisher | KTH, Flygdynamik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:294 |
Page generated in 0.0019 seconds