PEM燃料电池阴极三维数学模型的建立与计算

建立了蛇形流场和点状流场的阴极三维数学模型，通过耦合求解质量守恒方程、动量守恒方程、Darcy方程和多组分气相扩散的Stefan—Maxwell方程，计算出两种不同流场阴极的催化层与扩散层交界面的O2和H2O浓度的分布、扩散层中间的气体速度分布．通过实验比较蛇形流场和点状流场的单电池性能．     

质子交换膜燃料电池流场模拟与结构尺寸优化

为了获得较优的流道深度、流道宽度和流道岸的宽度,采用计算流体动力学软件Fluent的PEM模块进行数值模拟和优化设计.研究表明,直流道流场的深度为0.4 mm时,电池性能最好,流道岸的宽度不要超过流道宽度,较优的流道宽度和流道岸的宽度比值为1:1和2:1.     

质子交换膜燃料电池的温度场模拟

根据流体动力学和传热学理论，建立了一个三维的单流遭质子交换膜燃料电池模型，并应用有限控制体法对模型进行求解．总体而言，单流道燃料电池温差很小，阳极催化层温差大致在1K左右，而阴极催化层温差小于3K，最高温度发生在阴极催化层的反应区．将模拟的结果与有关的试验结果做了比较，结论相一致．     

船闸闸墙长廊道输水系统闸室三维流场数值模拟研究

采用流场计算分析软件Fluent,在利用实测数据对数值模型进行验证后,建立三维数学模型模拟计算了船闸闸墙长廊道输水系统充水过程中的闸室流场,并对输水过程中闸室流场垂向演变规律进行了分析。研究表明:在尺度空间一定和各孔射流比较均匀的条件下,增加侧支孔的数量,漩涡数量增加,漩涡范围减小,有利于船体停泊。     

武汉阳逻水道三维流场数值模拟试验研究

采用曲线正交网格处理复杂边界问题,在环境流体动力学模型的基础上,建立了长江流域武汉阳逻水道段水流模型,对该区域拟建设的武汉阳逻港区在建设前后的水流流态进行数值模拟,并结合模拟的结果提出合理化的建议。     

汽车排气总管三维流场的有限元分析

建立了排气总管三维流场的有限元模型,用有限元法对排气总管内的湍流流场进行了三维数值模拟、计算,取得了理想的结果,能真实地反映流场的三维特征和湍流特性。     

基于水传递的质子交换膜燃料电池动态响应过程模拟

项目摘要：质子交换膜燃料电池很多情况下应用于变负载工况．尤其有液态水存在时,气体传质速度与与电子传递速度不一致,导致电池结构和性能受损、寿命降低。本课题基于质子交换膜燃料电池在物理尺度上的划分（膜或扩散层、电极、单电池）,采用多尺度建模方法研究两相水传递情况下的动态响应特性．采用格子玻尔兹曼方法探讨负载变化时水相变机制,     

高速列车穿越有竖井隧道流场的数值模拟

为了降低噪声的影响，对高速列车穿越带有竖井的隧道时产生的压缩波进行了三维粘性流场数值模拟．控制方程采用三维粘性、可压缩、等熵、非定常流的Navier Stokes方程，空间离散采用中心有限体积法格式，时间离散采用预处理二阶精度多步后差分格式，对隧道壁采用壁面函数处理．计算结果与国外的试验结果基本一致．研究表明，竖井能降低隧道内的空气压力，其位置和断面大小对压力的变化有重要影响．     

基于电化学模型的PEM燃料电池建模与仿真

基于PEM燃料电池的电化学模型.运用Matlab的Simulink仿真工具对系统进行建模及稳态、动态仿真分析.稳态分析主要研究了温度对电池电压和输出功率的影响;动态特性分析当电池电流突增和突降时,电池电压、输出功率、消耗功率、电池效率、电池等效内阻的动态响应.此模型也可用于电堆的仿真与设计,为燃料电池的优化与控制提供帮助.     

质子交换膜燃料电池水管理研究

水管理是质子交换膜燃料电池（PEMFC）可靠运行的关键，既维持适当的膜的水合程度，又不致水淹电极，是水管理的理想状况．燃料电池作为一个多相、多尺度、多物理场、动态复杂系统，其中的流动、传热、传质、相变、多相流和电化学过程相互影响、相互联系、相互制约．就PEMFC内流体流动，物质的传输，热量生成和传递，水的相变及两相流，电化学反应等方面综述了目前的研究进展，权衡利弊，以期达到最佳的燃料电池电化学性能．     

掺气分流墩三维流场数值模拟

采用RNGk-ε三维紊流模型和VOF方法,1:1几何建模,对柘林水电站左岸泄洪洞下游掺气分流墩的三维流场进行了数值模拟.在与原型观测试验对比验证的基础上,对该流场的流态、水面、流速分布和压强分布进行了分析.结果表明:流态模拟正确,水面、流速与原型观测结果均能较好吻合;联合作用下的流场,在三维涡体的形成、增强掺气效果和空化空蚀的防止等方面均明显优于无掺气分流墩的流场;三维涡体主要由两股入水主流与池内前部淹没水跃的水体相互摩擦形成;被抛向高空的水翅在下落入水时卷入大量空气,具有较深穿透力,使得波动坎及坎下区域充分掺气,从而破坏空化,防止空蚀.     

水箱内浅水三维流动计算

利用Ｇｌｉｍｍ方法计算了水箱内浅水的三维流动,给出了水箱内水量随时间的变化以及任意时刻水箱内水位的分布情况,其结果在一定程度上可以解释甲板上浪引起船舶倾覆的机理。     

质子交换膜燃料电池扩散层分形维数计算方法研究

采集了一组放大倍数不同的质子交换膜燃料电池扩散层材料扫描电子显微镜图像，对5种数字图像分形维数计算方法进行研究，以期找出最佳的研究扩散层材料分形维数的计算方法．试验结果表明：盒维法最简单，物理意义明确，计算结果准确，计算时间短．因此采用盒维法测定扩散层分形维数最合适．     

膜结构在交通设施中的应用

序言 跨入新世纪的中国,正在以前所未有的规模和速度,加快迈向世界先进国家的步伐,交通建设首当其冲.机场、铁路枢纽、地铁、高速公路收费站等顺应时代发展的系统工程日益成为提升基础建设、改造交通设施中的重要环节.     

风机流场的数值模拟分析

目前风机流场研究以数学模拟为主，可以利用叶轮机械三元流动等理论，建立相应数学模型，对复杂流场和边界进行数值计算，然后利用MATLAB来实现流场内数据的图形化显示，可以定性、定量地分析数值计算中流场的各个物理量变化．文中针对某类风机进行有限差分数值计算，并图形化显示流场数据，通过分析流场数据对风机结构提出改进．     

质子交换膜燃料电池水淹和膜干故障诊断研究综述

质子交换膜燃料电池水淹和膜干是其在运行过程中最常见的故障. 首先,阐述了质子交换膜燃料电池中水的产生和传输机理,概括了水淹和膜干故障的影响因素,列举并分析了基于电压、压力降和阻抗的水淹和膜干诊断指标及各自的优缺点,并从内部结构和电荷传输方面介绍了水淹和膜干对质子交换膜燃料电池的危害;其次,讨论了水淹和膜干故障基于模型、基于实验和基于数据驱动的3种诊断方法及其适用范围,另外分析了缓解水淹和膜干故障的常用措施;最后,对水淹和膜干故障进行了总结和展望,并指出基于数据驱动的在线诊断方法、适于故障诊断的模型建立、大尺度电堆及多堆间水淹和膜干故障的诊断及高效精准的故障诊断指标的探索有待深入研究.