燃料電池陽極反應(yīng)流場仿真

Fluent仿真燃料電池陽極氫氣流動(dòng)與消耗反應(yīng)仿真概述：驗(yàn)證燃料電池多折流道（蛇形流道）陽極流道設(shè)計(jì)的流阻，流道分配和熱量分配。燃料電池多折流道（蛇形流道）陽極流道存在水蒸氣和H2混合物經(jīng)過質(zhì)子交換膜后H2反應(yīng)H2=2H++2e-消耗掉。方法：可采用fluent質(zhì)子交換燃料電池模型進(jìn)行仿真計(jì)算（實(shí)際應(yīng)用中網(wǎng)格數(shù)量大，實(shí)際應(yīng)用較難）或者簡化后采用fluent單側(cè)催化反應(yīng)。下面介紹一下一個(gè)簡單案例fluent單側(cè)催化反應(yīng)消耗H2的fluent方法模型：燃料電池蛇形流道加反應(yīng)的DL多孔介質(zhì)層。條件：入口水蒸氣&2o）質(zhì)量占比15%，H2占比85%，總質(zhì)量（5.2e-6kg/s）。出口背壓為150kPa。實(shí)際過程H2消耗量（3.2e-6kg/s）。H2二2H+2e-可類似H2沉降，即H2—H2（沉降J）。結(jié)論需求：了解消耗過程中不同流道壓力損失,H2濃度分布和氣態(tài)水分布。步驟一網(wǎng)格與模型處理

采用SCDM建立模型，利用fluent-meshing繪制網(wǎng)格，盡量保證網(wǎng)格質(zhì)量，網(wǎng)格質(zhì)量好壞影響后續(xù)計(jì)算收斂。實(shí)際復(fù)雜燃料電池流道收斂較差，注意網(wǎng)格處理。步驟二fluent計(jì)算與參數(shù)設(shè)置1.網(wǎng)格導(dǎo)熱，檢查網(wǎng)尺寸比例與網(wǎng)格質(zhì)量。fiiL*：3￡:~.\：迭項(xiàng)t=D調(diào)日1,0115^-04a,45?3e-0F：i.4?aae-D79&9SE-O9fiiL*：3￡:~.\：迭項(xiàng)t=D調(diào)日1,0115^-04a,45?3e-0F：i.4?aae-D79&9SE-O91,3016^-06sag9皿93『口58,3DKe-OE：1.45S6e-D79rO874e-Cfl1,時(shí)4156￡90?.7574￡?-05a.i4i2e-0B1.4S156-07SrKOSe-?i.aaoTB-ac■卿'ESEC/■鋼<■:?理戀里力?-■=套套26(121616Jb]&JbJbJbJbJb16IBJ6套5087,1141i&-a55,805fe-0F；l=DIE：ae-D7I,7gi2g-O62.根據(jù)流道尺寸和相關(guān)雷諾數(shù)R值選擇相關(guān)粘度模型，本案例選K-0-SST模型「玄耳r博向程菅里H目戶自宅點(diǎn)祐JR*?井有$*WrE■?顯示...目1T3-.ffi球EI:FU?仲,F—-1:”:....啟履4■■<*)■■-:：~-二E...咤善援國悟.一一.-.■；：：，.F噂?:目，型僚---.忙置型峋印i*0頃||4+用鯽畝M...口：普拱匡蛔.--.「■-曰蹤黑理fi■L由-KTastflC'iW-T..51.)①-:i.:"■J-l"■■■■-::i:■:..*祐X1'投始部矢t)炊t■1井xi：)q女頑41.dTzfT..4梆aj■盤Eultrian?面稅M(關(guān)田]^e-l-.^FiUJ-.■?3Eg；:巷：：?■??-日!ti7-K：li.---□E5餡1云欄.、?FT面-"濯恰E爻；中fr+JK%EL：r郵:-.-1/"□槌甲Mtt無粘filphib_int.芝恭15口(Laqri)Jc-eT5iJ.ML(2sqn)*>-cau：ix愴eqti>我世k-kl-caiA>￡3.qp)0.S2fieti>_xnf崎橋知T網(wǎng)wJ0.09舌譜由力,：I3K-7芒gR匡白:田宓值斗〔溢：，力眼區(qū)Ai眼〔hesj".由捏，：LE；＞Al□.1]Brta_i{[^3jD.ffTBk-gW里哽母SiuidhidB.h.zl<3b?]0.0926CEEO■BSLTKECf^3>Ftaidil##Sj7LL1SIKEC^-S>PtciidtLV(T~Lciw-Re-CcE§1溟WlratwiiPrandtli建1Rn曲童IS.正折演糧正SDEFrandtl*1】1曲珂Qd山HMfiKritQ-LAUFiddXVPioductinnLinittr峻戶自定妄的治.I更fn.-.'li~wwflls?.■-TT:ft.rt■I啟妒3.啟動(dòng)組分運(yùn)輸模型，初次選擇氫氣與空氣混合物模型(hydrogen-air)。iSS■引fn：".(B瞄出開]2>'■■I-::E，I,啊」，頭L.拓&]1’?遍心閉B*a勺村「■>I]危岬81制■>.T■,I、W.益Ewg州：T|，l：腳電而毗孑電新關(guān)0n:*應(yīng)W+E時(shí)+口IE，』r一亦史IEJ.f:EBE好pJ./國心二?,一*QiYNE^riB[■Dn.t-Huc-rijnurreF?筋重而;眼:s:項(xiàng)Tr：i25'：ja:ni2:：!?頃15!用:ttlifS4-njAQirsrE擴(kuò)禎噓里恒陌完墨的多鋌份擴(kuò)iftFinit^Batc/PoTCIFinite^Katp/EddjrlDijsipaticn,Ed4y-td5cip>itinnEddr-Disfiip-itinnCat^oept3V1X^2l.2\fbjffnt\flupnt21.2.O\\Lsal\dataAXthecniodb4.材料設(shè)置：為更改材料將氫氣與空氣混合物模型(hydrogen-air)改為氫氣水蒸氣混合物命名。5.去除選定組分air中的n2o2組分。本次反應(yīng)不考慮其他組分，只考慮h2和水蒸氣組分。（如果刪除不了在，把反應(yīng)中把參與相關(guān)化學(xué)反應(yīng)物刪除）6.新添加一個(gè)H2s沉降物和一個(gè)催化反應(yīng)物H2-的材料。7.混合物組分中添加這兩種材料r~s~i?5做排列卻料hydxocflrirvatfliniBtute■1■-銅化學(xué)玄Flwrit:Rn+ltt化字式_)hydr□gcn-satw'[_F1蟻據(jù)耳一一..Grant=anon?—用戶自走建數(shù)據(jù)庫8.反應(yīng)屬性中設(shè)置一個(gè)反應(yīng)式（表面化學(xué)反應(yīng)），活化能（能量）設(shè)置為0,其他不變

■-回aaji>.R￡E■-■sa檔KMl3lUT!Hll'lOfil?9.設(shè)置材料屬性里面的機(jī)理，增加一個(gè)反應(yīng)催化劑。國］MUSSMMMMtl■:■-回aaji>.R￡E■-■sa檔KMl3lUT!Hll'lOfil?9.設(shè)置材料屬性里面的機(jī)理，增加一個(gè)反應(yīng)催化劑。國］MUSSMMMMtl■:<w,-￥jri:?c-'*舊片口5我肯州火乎」reaxiLtfri.EF51tiS：WIin精語成囪—ft￡..an.三譯蜀牢……與d力官,BflUE!tt±.....懺料干■■悄的艮Ek?設(shè)置材料屬性密度與比熱，選擇體積重量積分混合平均。（此時(shí)混合物參數(shù)設(shè)置完成）設(shè)置流體區(qū)域材料，陽極流道區(qū)域設(shè)置，流體為混合物。

盅點(diǎn)IS祖迎l關(guān)閉）an響美m(xù)垃釜詢）期5色西亍白血:釜）n碰理gAM?AN■與ft瞄thgsbdD￡1-XDL>E?-UHl-UUM-UfJ._QZ771.21T-：-■-D41-SASTii27B1.2H-3AM?AN■與ft瞄thgsbdD￡1-XDL>E?-UHl-UUM-UfJ._QZ771.21T-：-■-D41-SASTii27B1.2H-3■-Q41-SS33-SI17P]■-D4]-OO55?-D7r『.】dIMn.M如LU-25]_g堪國顧頊itCMi?jitati^f4i；iiLjf4-iXjital；l^>2B1g蝦叫1伽ted^nld=2丘Ititsffia^-inrSliCnTisrter;0=1169.1&1Wffflf-^l：llT3LrTisrtofjd-lir^AD至5伸:*BS<t+建Eki■史MF^LrfchydrogeFunsterCr燦Tk<&QSsaBftmcSRi）調(diào)時(shí)[細(xì)4咐響毒EultfijraSfift肉珥間矚旭《亍電徵關(guān)）I電藏的E*a孤*猝國體saBftmcSRi）調(diào)時(shí)[細(xì)4咐響毒EultfijraSfift肉珥間矚旭《亍電徵關(guān)）I電藏的E*a孤*猝國體"￡iMUtUIT-OfhydragECH^ter￡lhyi如曜n￡fWjtf!-V-ip0&估回h2--□三田部且蘭即idid=15]I=□醐嘉-一EfiJ.ffiralM=i5二仙ftraLM=M?■肚出口：；叫由t（pre泡1倬-口州歐略■我-日F?日a>gd!l.hterfcr;ld=冬）iiLerfoi—-3?^5ijrilfifot.甘=11閔h值血i-qdlllTS的翊麻id=ll?a-:AJZICHetijriiti-fiftv-Het.H=27）a■更涌□尋173]萬陶-且力rtM區(qū)博名林a-lLiil-jhdT.1確-Jm順順皿幅唉國力￡H項(xiàng)I"]13（主要設(shè)置）GDL多孔區(qū)域反應(yīng)物設(shè)置，設(shè)置反應(yīng)機(jī)理和表面體積比表面體積比參數(shù)可控制反應(yīng)過程中氫氣消耗量多少本方案設(shè)置00區(qū)坷名稱一二：】也舀折hyrir-^nnL-.it-'-T軍輯i￥,住當(dāng)互孫區(qū)EH區(qū)河流廳7無■:“|格.二.r11亍至國矽&國矽&14.設(shè)置邊界條件，壁面邊界條件保證一致，入口設(shè)置為質(zhì)量入口。溫度300k，物質(zhì)設(shè)置H2占比0.8。ihSI-fig-ihSI-fig-褫BHCItiw：tin4uns超;5速/初.白化裹壓LPa]QMWF4+①牙回M*QiMi>:■：■-BtfSSWKft-O邊禰件*二室面%:■:出口::flutlei(pressure-QuUet,.Fd=2S)%□咱口-an-gdl(Fnterfor;id=2B]曰interior—-ant35CnterTa;H=1169)Ornb=rfar—gdl:1173(TntEriar;fd=1172Jf二AUCFnliat(mj'ES-flnw-fnlQt,Fd=27)7

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殘差圖氫氣減少量氫氣減小量統(tǒng)計(jì)圖species-niass-flousuimiarysurface-int&ijrrals/syst已印"species-niass-flousuimiarysurface-int&ijrrals/syst已印"vo1i-mie一integrals/已1ernent-mass-flowfluxes/forces/modifi已d-sett.ing/path-line-si.mmiaryprint-histograiapr□ject.ed-surface-ar已日reference-values/sirciu1ati□n-reports//repoEt>spspeci已(h2h2o)zoneZi