質(zhì)子交換膜燃料電池動(dòng)態(tài)模擬仿真.pdf

1、本文采用計(jì)算機(jī)模擬的方法分別基于集總參數(shù)模型和分布參數(shù)模型對質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)進(jìn)行了建模和動(dòng)態(tài)模擬仿真,分析了PEMFC的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,建立了基于SIMULINK及FLUENT的協(xié)同仿真平臺(tái)。
　　 首先,對基于分布參數(shù)模型的PEMFC進(jìn)行了模擬仿真。三維數(shù)學(xué)模型中同時(shí)考慮了流體流動(dòng)、熱量傳遞、電荷傳遞、多組分傳遞和電化學(xué)動(dòng)力學(xué),研究的區(qū)域包括陽極和陰極集流板、陽極和陰極流道、散熱流道、擴(kuò)散層、催化層和質(zhì)子效換膜在

2、內(nèi)的整個(gè)電池,并采用統(tǒng)一的數(shù)學(xué)方程描述整個(gè)區(qū)域的傳遞現(xiàn)象。本文通過FLUENT來求解模型的控制方程組,利用質(zhì)量守恒意義下的誤差估計(jì)驗(yàn)證了模型及仿真的有效性,并獲得了電池內(nèi)部各物理量的分布情況,得到了與實(shí)際物理現(xiàn)象相一致的結(jié)論。
　　 然后,研究了基于集總參數(shù)模型的PEMFC動(dòng)態(tài)特性仿真。本文采用了PEMFC的集總參數(shù)模型,仿真工具為MATLAB/SIMULINK,基于PEMFC的集總參數(shù)模型,分析了當(dāng)負(fù)載變化時(shí),電池(堆)的輸出

3、電壓、輸出功率、溫度、效率等的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性,并將仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比,結(jié)果基本一致,證明此模型是有效的。
　　 最后,給出了基于SIMULINK和FLUENT的協(xié)同仿真平臺(tái)。結(jié)合SIMULINK和FLUENT各自的功能,利用SIMULINK的S-函數(shù)及FLUENT的日志文件開發(fā)了兩者的接口,通過共享數(shù)據(jù)文件的方式實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的同步傳遞,從而建立基于SIMULINK和FLUENT的協(xié)同仿真平臺(tái)。FLUENT實(shí)施燃料電池堆的三