【摘要】：燃料電池作為一種新型的發(fā)電裝置,具有無污染、原料豐富、能量轉(zhuǎn)化率高等諸多優(yōu)點(diǎn),具有非常高的研究?jī)r(jià)值。燃料電池內(nèi)部的水氣傳輸對(duì)其性能和穩(wěn)定性有著非常關(guān)鍵的影響,水含量越多,質(zhì)子交換膜的質(zhì)子傳導(dǎo)能力越強(qiáng),但是如果水含量過高,會(huì)堵塞流道,使氫氣和氧氣無法均勻存在于流道中,燃料電池反應(yīng)效率降低,導(dǎo)致電池性能下降。所以燃料電池的水管理至關(guān)重要,需要對(duì)燃料電池流道內(nèi)的水氣變化進(jìn)行觀察。然而燃料電池是一個(gè)密封、不透明的裝置,無法做到直接觀察內(nèi)部流道的變化而不破壞它。本課題使用X射線對(duì)在不同工作過程中的燃料電池進(jìn)行CT掃描,得到大量的二維層析圖像,利用這些層析圖像作為數(shù)據(jù)集,在Visual Studio 2013平臺(tái)上利用MFC和VTK框架,使用C++語言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)燃料電池CT可視化系統(tǒng)。本文首先介紹了光學(xué)模型、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)點(diǎn)的賦值與重采樣以及圖像合成等方面的體繪制相關(guān)技術(shù)。詳細(xì)分析了燃料電池CT可視化系統(tǒng)的功能需求,給出了系統(tǒng)的整體架構(gòu),劃分系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊,設(shè)計(jì)了空間變化操作、光學(xué)傳輸函數(shù)設(shè)置、體繪制算法、流道提取、四維過程可視化、物質(zhì)含量圖表顯示六個(gè)關(guān)鍵的功能。針對(duì)燃料電池內(nèi)部流道部分提取問題,描述了本文采用的方法,首先對(duì)圖像采用均值濾波進(jìn)行降噪并進(jìn)行二值化處理,然后采用Canny算子對(duì)圖像進(jìn)行邊緣檢測(cè),利用實(shí)驗(yàn)獲得了提取效果最好的閾值范圍,最后通過計(jì)算每個(gè)輪廓所圈定的面積對(duì)流道部分進(jìn)行提取。在體繪制方面,實(shí)現(xiàn)了在光線投射算法、等值面算法、二維紋理映射算法、最大密度投影算法下的燃料電池三維成像效果,重點(diǎn)論述了光線投射算法實(shí)現(xiàn)過程。采用VTK中的觀察者/命令模式設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了四維過程可視化功能。使用開源工具CChart實(shí)現(xiàn)了物質(zhì)含量的餅狀圖、折線圖顯示。論文依次對(duì)3D重構(gòu)菜單欄、4D重構(gòu)菜單欄中的各個(gè)操作界面進(jìn)行展示,并說明了 CT掃描的實(shí)驗(yàn)過程、測(cè)試的實(shí)驗(yàn)環(huán)境和軟件中主要功能運(yùn)行的時(shí)間對(duì)比,最后對(duì)本次課題進(jìn)行了總結(jié),針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)中存在的不足指出了研究方向。該系統(tǒng)可以三維重構(gòu)出燃料電池以及其內(nèi)部流道的立體形態(tài),四維重構(gòu)出燃料電池的工作過程,并顯示各物質(zhì)成分所占的比例,能夠使研究人員清晰、多角度的觀察燃料電池內(nèi)部流道中的變化情況。這樣可以輔助研究人員發(fā)現(xiàn)燃料電池中的關(guān)鍵問題,從而提出改進(jìn)燃料電池的設(shè)計(jì)方案。
【圖文】：

圖１－１質(zhì)子交換膜燃料電池實(shí)物圖逡逑Ｇｒｏｖｅ最先研究出來的，這項(xiàng)裝置為外界提供電能的一種電池具備無污染、無噪聲、能量示。雖然說燃料電池不是一項(xiàng)是內(nèi)燃機(jī)，所以人們對(duì)于燃料得到足夠的重視和快速的發(fā)展用了燃料電池技術(shù)，因此被人這幾年來，隨著綠色環(huán)保概念和重視起來。一般來說燃料電所損失的能量比較小，因?yàn)槠渲胁⒉粫?huì)存在環(huán)境破壞，所以電池（ＰＥＭＦＣ：邋Ｐｒｏｔｏｎ邋Ｅｘｃｈａｎｇｅ、

雖然說燃料電池不是一項(xiàng)最新的的是內(nèi)燃機(jī)，所以人們對(duì)于燃料電池的有得到足夠的重視和快速的發(fā)展。后來到應(yīng)用了燃料電池技術(shù)，因此被人們重視。這幾年來，隨著綠色環(huán)保概念的普及發(fā)展和重視起來。一般來說燃料電池是利用中所損失的能量比較小，因?yàn)槠渌枰某讨胁⒉粫?huì)存在環(huán)境破壞，，所以它是一種料電池（ＰＥＭＦＣ：邋Ｐｒｏｔｏｎ邋Ｅｘｃｈａｎｇｅ邋Ｍｅｍｂｒ命比較久、冷啟動(dòng)效果好以及能量轉(zhuǎn)化研究的技術(shù)。逡逑電池結(jié)構(gòu)逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM911.4;TP311.52

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本文編號(hào)：2690000