固體氧化物燃料電池模塊化短堆流場模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、固體氧化物燃料電池(SOFC)是一種極具應(yīng)用前景的能量轉(zhuǎn)化裝置。因?yàn)镾OFC的工作過程復(fù)雜,所以相對傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法而言,數(shù)值模擬分析方法效率更高,成本更低,操控性更強(qiáng),精確度更好,正逐漸被SOFC研究領(lǐng)域所廣泛采用。
　　傳統(tǒng)的SOFC構(gòu)建方式是將數(shù)十層電池單元串聯(lián)成具有較大輸出功率的SOFC大尺度電堆。然而,實(shí)踐證明該方法存在缺陷。基于此,本論文闡明了采用模塊化短堆方式發(fā)展 SOFC發(fā)電系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢,并著重應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(CF

2、D)的方法對特定結(jié)構(gòu)的模塊化平板式SOFC短堆內(nèi)部氣流分布路徑進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析,以期為工程實(shí)踐提供優(yōu)化的模塊化電堆構(gòu)建參數(shù)。
　　第1章首先簡要介紹了目前全球所面臨的能源危機(jī)和環(huán)境問題。其次,詳細(xì)介紹了燃料電池的發(fā)展以及SOFC的相關(guān)理論。最后針對SOFC數(shù)值模擬的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要綜述。
　　第2章首先簡單列舉了典型的SOFC電堆主要部件內(nèi)部的流體輸運(yùn)模型。其次,重點(diǎn)針對平板式SOFC電堆多種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)

3、分析。最后,大體介紹了CFD方法在SOFC電堆流場優(yōu)化分析過程中的應(yīng)用。
　　第3章首先分析了采用模塊化電堆來構(gòu)建大功率SOFC發(fā)電系統(tǒng)的諸多獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。基于Julich研究中心設(shè)計(jì)的大尺度SOFC電堆結(jié)構(gòu)方案,本章給出了在對流分布模式下的10層模塊化SOFC短堆氣道結(jié)構(gòu)。最后,利用CFD對模塊化短堆內(nèi)氣流主管道的構(gòu)建位置、分布管理方案以及尺寸進(jìn)行了系統(tǒng)的分析優(yōu)化。
　　第4章針對在對流和并流分布管理模式下,具有普遍實(shí)用性的2