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Evaluating the impact of the air domain on CFD simulations of photovoltaic panels coupled with phase change materials

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Autor(es):
Marson, Vinicius ; dos Santos, Gabriel Bertacco ; Morsch Filho, Edemar ; Cardoso, Elaine Maria
Número total de Autores: 4
Tipo de documento: Artigo Científico
Fonte: JOURNAL OF ENERGY STORAGE; v. 130, p. 10-pg., 2025-09-15.
Resumo

This study investigates the impact of solving the airflow over solar panels in computational fluid dynamics (CFD) simulations for predicting the temperature of photovoltaic (PV) panels integrated with phase change materials (PCMs). The simulations were validated against experimental data by comparing two scenarios: one that considers the air domain for convective heat transfer and other one that replaces it with a uniform convective heat transfer coefficient. The results showed a strong agreement between the two approaches, with minimal differences in the average temperature of the PV panel and also in the PCM melting fraction. However, the simplified model, which excluded the air domain, significantly reduced computational cost. These findings suggest that for a thermal performance analysis of PV-PCM systems, using a heat transfer coefficient is a valid and computationally efficient alternative to explicitly simulating the air domain. Nonetheless, further research is needed to evaluate the generality of these results across different configurations and conditions. (AU)

Processo FAPESP: 24/00620-3 - Avaliação numérica e experimental de material de mudança de fase imerso em gradiente de espuma metálica
Beneficiário:Edemar Morsch Filho
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
Processo FAPESP: 13/15431-7 - Análise da aplicação de nanotecnologia em processos térmicos e de conversão de energia
Beneficiário:Elaine Maria Cardoso
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores
Processo FAPESP: 22/15765-1 - Estudo de fenômenos de transporte aplicados à tecnologias emergentes de conversão de energia e armazenamento
Beneficiário:Luben Cabezas Gómez
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
Processo FAPESP: 19/02566-8 - Caracterização experimental do desempenho térmico e hidrodinâmico de dissipadores de calor microaletados durante a ebulição convectiva
Beneficiário:Elaine Maria Cardoso
Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular