燃料电池多通道蛇形流场的设计及优化

结合现有燃料电池流场设计的优点,为某燃料电池双极板设计多通道蛇形冷却水流道,利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)技术进行流场仿真、改进和设计优化,进行试验验证。结果表明,仿真与试验结果吻合,原设计方案虽然满足压降和流量分配均匀性要求,但分支流道内流速过低,整个流场基本处于层流状态,不利于电堆散热。优化后的流场已基本发展为湍流,湍流度较高,增强了冷却效果,压降和流量分配也满足要求,表明优化方案冷却效果更好。

燃料电池冷却系统三通管的设计及优化

燃料电池冷却水入堆前的三通管路既要保证流量分配的均匀性,又要求管路压降控制在合理范围内。针对某燃料电池冷却系统三通管压降较大的问题,设计两种优化方案,优化方案1是主管路底部采用光滑的圆弧过渡,方案2在方案1的基础上把主管路底部做成内凹的半球体结构。结果表明:优化后的两种方案均满足流量分配均匀性的要求,但方案2比方案1的压力损失降低8.2%,因而选择方案2作为最终的优化结构,能更好地满足设计要求。