[發(fā)明專利]一種雙極板流體流動評價方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011236366.0 | 申請日： | 2020-11-09 |
| 公開（公告）號： | CN112345202A | 公開（公告）日： | 2021-02-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 田延慶;覃博文;張新豐 | 申請（專利權(quán)）人： | 東風(fēng)汽車集團有限公司 |
| 主分類號： | G01M10/00 | 分類號： | G01M10/00;G01M9/08 |
| 代理公司： | 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102 | 代理人： | 鐘鋒 |
| 地址： | 430056 湖北省武*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 極板 流體 流動 評價 方法 | ||
本發(fā)明提供了一種雙極板流體流動評價方法，在雙極板開發(fā)過程中的電化學(xué)分析前，對雙極板流體流動進(jìn)行評價，為優(yōu)化雙極板三維模型提供流體評價標(biāo)準(zhǔn)，使優(yōu)化的雙極板流動均勻、壓降合適，保障了雙極板性能；本發(fā)明的流體流動評價參數(shù)及方法、多參數(shù)評價方法使雙極板的研發(fā)體系化、科學(xué)化。本發(fā)明引入無量綱參數(shù)流量不均勻度、活性區(qū)總壓壓降占比評價雙極板，減少了雙極板物理化學(xué)參數(shù)對流體流動評價的影響。本發(fā)明為優(yōu)化雙極板三維模型提供流體評價標(biāo)準(zhǔn)，便于為電化學(xué)分析提供經(jīng)過優(yōu)化的模型，節(jié)約了項目時間與成本，保證了雙極板的正常開發(fā)。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于燃料電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙極板流體流動評價方法。
背景技術(shù)
雙極板作為燃料電池的核心部件，具有配氣、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、冷卻、排水等作用，其性能直接影響燃料電池性能。雙極板合理的流體流動能為燃料電池提供均勻的燃料和氧化劑，確保獲得均勻的電流密度、對有效的排氣、排水也有促進(jìn)作用。因此怎樣評判雙極板流體流動非常重要。
現(xiàn)有質(zhì)子交換膜燃料電池雙極板設(shè)計及數(shù)值模擬方法，關(guān)于流體方面的工作主要是使用流體模擬軟件Fluent的PEMFC模塊模擬燃料電池的電化學(xué)性能，輸出功率密度曲線。該方法的雙極板流場采用直流場，直流場不用考慮流動均勻性且壓降較低，未考慮進(jìn)出口區(qū)及擴散區(qū)對流動均勻性及壓降的影響。故在做電化學(xué)分析之前不用做流場分析，未對雙極板流體流動進(jìn)行評價。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種雙極板流體流動評價方法，用于在電化學(xué)分析前對雙極板流體流動進(jìn)行評價，便于為電化學(xué)分析提供優(yōu)化模型。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：一種雙極板流體流動評價方法，包括以下步驟：
S1：對于已建立的燃料電池雙極板初版三維模型運用計算流體力學(xué)軟件制作cfd模型；獲取用于計算流場模型的進(jìn)出口邊界數(shù)據(jù)；
S2：在燃料電池的額定穩(wěn)態(tài)工況下評價雙極板流體流動情況，進(jìn)行包括總壓壓降、活性區(qū)第i條流道流量不均勻度、總壓壓降占比、總壓極差、總壓方差的五個維度的計算；
S3：判斷五個維度的參數(shù)的計算值是否滿足對應(yīng)的評價預(yù)設(shè)值，并按從高到低的權(quán)重將總壓壓降和活性區(qū)第i條流道流量不均勻度分為一級，將總壓壓降占比分為一級，將總壓極差和總壓方差分為一級，并對雙極板流體流動進(jìn)行評價。
按上述方案，所述的步驟S2中，進(jìn)出口邊界數(shù)據(jù)包括進(jìn)口流量、出口壓力。
按上述方案，所述的步驟S2中，具體步驟為：
S21：分別計算雙極板空氣總壓壓降Pa、雙極板氫氣總壓壓降Ph、雙極板冷卻液總壓壓降Pc；
S22：分別計算雙極板空氣活性區(qū)第i條流道流量不均勻度Uai、雙極板氫氣活性區(qū)第i條流道流量不均勻度Uhi、雙極板冷卻液活性區(qū)第i條流道流量不均勻度Uci；
S23：分別計算活性區(qū)空氣總壓壓降占比Ra、活性區(qū)氫氣總壓壓降占比Rh、活性區(qū)冷卻液總壓壓降占比Rc；
S24：分別計算活性區(qū)空氣總壓極差、活性區(qū)氫氣總壓極差、活性區(qū)冷卻液總壓極差△Pea、△Peh、△Pec；
S25：分別計算剛進(jìn)入活性區(qū)截面流道的空氣總壓方差D(Pfa)、氫氣總壓方差D(Pfh)、冷卻液總壓方差D(Pfc)。
進(jìn)一步的，所述的步驟S21中，具體步驟為：
S211：根據(jù)進(jìn)出口邊界數(shù)據(jù)使用計算流體力學(xué)方法分別計算雙極板進(jìn)出口的空氣進(jìn)口總壓Pai、空氣出口總壓Pae、氫氣進(jìn)口總壓Phi、氫氣出口總壓Phe、冷卻液進(jìn)口總壓Pci、冷卻液出口總壓Pce；
S212：計算空氣總壓壓降Pa＝Pai-Pae，計算氫氣總壓壓降Ph＝Phi-Phe，計算冷卻液總壓壓降Pc＝Pci-Pce。
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