本文關鍵詞：PEMFC陽極氫氣回流裝置模擬與優(yōu)化研究

  更多相關文章： PEMFC CFD 引射器 回流比 結構參數(shù) 工作參數(shù)

【摘要】：為提高質(zhì)子交換膜燃料電池效率,減少燃料電池在加速工況的反應時間,燃料電池運行時陽極需供給化學計量比大于1的氫氣燃料,從而導致部分未消耗的氫氣排出,將該部分氫氣回收利用對提高燃料電池的效率、減少大氣污染意義重大。相比壓縮機來說,采用引射器裝置回收是一個較理想的方案。本文主要基于CFD方法建立了三維的用于PEMFC陽極氫氣回收系統(tǒng)的引射器的數(shù)值模型,準確反映二次回流的真實流動狀況,并從結構和工況兩方面研究了引射器回流比的變化規(guī)律。首先研究了引射器回流比隨結構參數(shù)的變化規(guī)律,包括二次回流管直徑、收斂角及傾斜角、吸入腔直徑、等壓混合管長度和收斂角、等容混合管長度、擴散管角度和長度,確定引射器結構參數(shù)的最優(yōu)值;然后,基于優(yōu)化后的引射器結構,研究引射器回流比隨工作參數(shù)的變化規(guī)律,包括一次進流質(zhì)量流率、二次回流濕度和溫度;最后,總結得出引射器優(yōu)化設計方案。研究結果表明,引射器回流比隨著二次回流管直徑的增大而增大;當二次回流管直徑確定時,對之后的各個引射器結構參數(shù)來說,吸入腔內(nèi)的壓力越小,該結構參數(shù)對應的引射器回流比越大。優(yōu)化后的引射器結構參數(shù)對應一特定的電堆工況,即一次進流質(zhì)量流率。二次回流濕度和溫度越大,引射器回收的氫氣越少,水蒸氣越多。
【關鍵詞】：PEMFC CFD 引射器 回流比 結構參數(shù) 工作參數(shù)
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM911.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• Abstract5-12
• 字母注釋表12-15
• 1 緒論15-20
• 1.1 研究背景15-16
• 1.2 引射器的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.1 應用于冷卻和制冷的引射器17
• 1.2.2 應用于SOFC的引射器17
• 1.2.3 應用于PEMFC的引射器17-18
• 1.3 本文的主要工作及意義18-20
• 1.3.1 本文的主要工作18
• 1.3.2 本文的創(chuàng)新點18-20
• 2 引射器的結構原理和理論模型20-30
• 2.1 引射器的結構原理20-21
• 2.2 引射器的設計目標21-23
• 2.3 引射器的理論模型23-28
• 2.3.1 一次進流23-25
• 2.3.2 二次回流25-27
• 2.3.3 一次進流和二次回流混合過程27
• 2.3.4 壓力恢復過程27-28
• 2.4 引射器計算的流程框圖28-29
• 2.5 本章小結29-30
• 3 引射器的三維CFD模型30-37
• 3.1 模型的控制方程30-31
• 3.2 模型的計算域和網(wǎng)格劃分31-33
• 3.2.1 CFD計算網(wǎng)格的分類與介紹31-32
• 3.2.2 模型的計算域和網(wǎng)格32-33
• 3.3 模型的邊界條件和初始條件33
• 3.3.1 邊界條件33
• 3.3.2 初始條件33
• 3.4 模型的數(shù)值模擬方法33-35
• 3.5 模型的驗證35-36
• 3.6 本章小結36-37
• 4 引射器的模擬結果與分析37-60
• 4.1 引射器結構參數(shù)對引射器性能的影響37-52
• 4.1.1 引射器流場分析38-39
• 4.1.2 二次回流管直徑、收斂角和擴散角對引射器回流比的影響39-41
• 4.1.3 吸入腔直徑對引射器回流比的影響41-42
• 4.1.4 等壓混合管長度和收斂角對引射器回流比的影響42-44
• 4.1.5 等容混合管長度對引射器回流比的影響44-46
• 4.1.6 擴散管長度和角度對引射器回流比的影響46-47
• 4.1.7 引射器結構參數(shù)優(yōu)化總結47-48
• 4.1.8 引射器結構參數(shù)對引射器回流比影響的擴展研究48-52
• 4.2 引射器工作參數(shù)對引射器性能的影響52-58
• 4.2.1 一次進流質(zhì)量流率對引射器性能的影響52-54
• 4.2.2 一次進流溫度對引射器性能的影響54-56
• 4.2.3 二次回流濕度和溫度對引射器性能的影響56-58
• 4.3 本章小結58-60
• 5 全文總結與工作展望60-63
• 5.1 全文總結60-61
• 5.2 工作展望61-63
• 參考文獻63-67
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明67-68
• 附錄A68-71
• 附錄B71-75
• 致謝75-76

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本文編號：933410