阴极流道布置形式对蛇形流道PEMFC性能的影响

根据质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、组分守恒方程、电化学方程、气体组分在多孔介质中的扩散方程及液态水的传输方程等数学模型,建立质子交换膜燃料电池(PEMFC)三维、稳态、恒温计算模型。结合PEMFC处于稳态运行状态、流道内的气体流动是理想气体的层流和不可压缩流动、所有气体不能通过质子交换膜、忽略重力效应、扩散层(GDL)和催化剂层(CL)均为均匀各向同性、将PEMFC模型应用于蛇形(流)道燃料电池及流道中的少量液态水是分散的水滴的假设,利用多物理场直接耦合分析软件COMSOL Multiphysics对PEMFC单体内流动和传质过程进行了数值模拟,对比研究了相同流场面积内不同布置形式蛇形流道质子交换膜燃料电池的性能。研究表明:8通道复合蛇形流道PEMFC的气体分布特性、水分布特性、压力分布特性、力学性能以及电化学特性均优于其余流场。

基于田口方法的PCHE流道布置方式的仿真分析

高超飞行器的热管理技术对飞行器的性能具有重要的影响。本文研究了航空发动机中燃-滑油印刷板式换热器流道的布置方式,并根据基于田口方法得到了最佳的流道布置方式。首先本文在简化的研究模型的基础上给出了评价换热器的性能指标,接着探究了不同工况对换热芯内部流动与换热特性的影响,以及不同影响因素对于换热芯综合性能的影响程度的区别。最后采用正交实验结合信噪比的研究方法对模拟结果进行了分析,建立了完整的预测方法,可以不通过全面的对比分析与模拟便可较为准确的预测最佳流道布置,从而实现了最大程度的节约资源的目的。

流道布置对经济器性能的影响分析

本文建立了经济器常见的流道模型,分析了各个流道布置对经济器换热量和压降的影响。当采用下游取液时,经济器换热量增加5%,蒸发侧压降降低20%,但主侧压降增加10%。文中结论对于经济器的设计和性能分析具有指导意义。

仿生鱼骨流道液冷电池热管理系统性能研究

为解决动力电池在高放电倍率下温度高以及温差大问题,提出了一种仿生鱼骨流道,并建立了液冷散热模型。在40℃的高温以及电池放电倍率为3C的条件下,研究并对比了鱼骨流道和平行流道的冷却性能,结果表明鱼骨流道具有更好的冷却性能。在此结构下,分析了6个具有代表性的单电池的最高温度以及温差,同时研究了冷却液的流速,冷却流道的流向排列对电池组温度以及温差的影响。结果表明,当冷却液流速为0.02 m/s,电池组放电结束时的最高温度为27.8℃,电池组的温差在2.2℃,冷却液压降为1.5 Pa,采用冷却液交叉流向排列方案的电池组具有更好的均温性。

旭龙水电站引水隧洞布置与结构设计

为合理设计旭龙水电站引水隧洞布置线路与结构,根据工程总体枢纽布置,结合地形地质条件,开展了隧洞线路布置和洞径比选工作。通过计算引水隧洞结构内力,设计进口渐变段、洞身段与钢衬段结构,确定了合适的立面型式及隧洞洞径,优化了引水发电系统流道布置,避免了上游调压室的设置。运用弹性力学有限元法,计算了引水隧洞不同工况下的整体稳定性。结果表明:旭龙水电站引水隧洞洞室满足稳定性要求,研究成果可为类似引水发电流道设计提供参考。

某水厂深度处理中间提升泵房的流道布置方案比选及优化设计

目前,水厂深度处理改造通常是在原有净水工艺流程上新增臭氧-活性炭工艺,因此改造时为匹配原有工艺流程,需新建中间提升泵房。中间提升泵房连接水厂常规处理构筑物和深度处理构筑物,其运行的可靠性直接影响到后续深度处理的稳定运行。受水厂用地条件的限制,中间提升泵房一般占地面积不大,这给泵房整流增加了难度。

直接液体甲醇燃料电池流场组织行为研究(Ⅱ)双极板交错布置新方案

利用已建立的数学模型,在考察了两极极板对称布置的传统直接甲醇燃料电池几何参数影响的基础上,提出了一种两极板交错布置的新方案。对比研究了交错布置和对称布置两种方案的流场特性、电荷流动特性和化学反应分布特性,计算了该方案的催化层、扩散层和质子交换膜尺度的影响。优化尺度后,得出一个性能较优的采用交错布置方案的电池,其输出电势和极限电流密度均比传统对称布置方案提高约10%,为甲醇燃料电池的组装和优化设计提供一种新思路。

PEMFC双极板流场布置的研究进展

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有良好的功率密度、电能输出、排放处理等若干环境适配性能,使其在新能源汽车上应用的多种类型电池中脱颖而出。其中双极板作为该燃料电池的一元,被认为是最重要的组件之一,它既是电池稳定运行的重点衡量依据,亦是电池寿命的决定性因素。文中首先对双极板上各种已存在的流场流道布置形式的优缺点做了详述,接着客观总结了流场布置的独优之处,并对可能实现的新型流场布置做了展望。

大型薄壳制件真空辅助树脂传递模塑工艺充模方案仿真分析及优化

针对大型树脂基复合材料制件不适于用实验试错法进行充模方案设计的问题,在分析树脂流动规律的基础上将大型薄壳件的求解区域分解,仿真分析了不同充模方案下树脂在纤维中的流动行为和模腔内压力变化,提出在制件填充面积等分处设置流道的方法,选择和优化大型薄壳制件的充模方案。结果表明:①对于不便进行实验试错法进行真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺充模方案设计的大型薄壳制件,可以采用数值模拟的方式,以达西定律、能量守恒定律等为计算依据,求解压力场和速度场,对比不同仿真方案的充模时间等数据合理安排注胶方式方法,指导VARTM工艺制备大型复合材料制件合理安排注胶方式,提高生产率、减少因树脂浸润不均匀产生的缺陷。②对于大型薄壳类制件,忽略厚度方向尺寸,影响充模时间的主要因素为流道长度和树脂流动距离。选取尽可能长的注胶流道,合理设置流道位置以减少树脂流动的距离;长流道可以增加树脂瞬时注入量、提高较长时间的压力差;而树脂流程越长,树脂前锋处压力损失越大,流速越慢。③试验提出了制件填充面积等分处设置流道的方法。将大型薄壳工艺制件充模面积等分,注胶流道布置在垂直于制件长度方向的面积等分线上,可缩短充模时间并减少制件两端的树脂富集现象。对于较狭长部分可再次进行面积等分设置流道,以免造成树脂流程过长压力流失过多;而对于较宽阔部分不宜设置过多流道以免树脂前锋稳定前互相接触造成制件充模不均匀。