基于格子Boltzmann方法的燃料电池多孔材料两相流模拟

目录

第1章 引言

1.1 研究背景及意义

1.2 质子交换膜燃料电池工作原理

1.3 文献综述

1.3.1 燃料电池中水动力学行为的实验观察

1.3.2 燃料电池多孔组件微观结构表征与重构

1.3.3 燃料电池中的多相多组分流动模型

1.3.4 格子玻尔兹曼方法及其应用

1.4 研究内容与研究方法

第2章 数值计算模型

2.1 宏观流动基本方程

2.1.1 连续性方程

2.1.2 Navier-Stokes方程

2.1.3 状态方程

2.2 微观流动分子动力学基础

2.3 介观流动格子波尔兹曼方法

2.3.1 格子玻尔兹曼方程

2.3.2 格子玻尔兹曼速度模型

2.3.3 边界处理

2.3.4 多相多组分流动模型

2.3.5 LBM单位与物理单位的换算

2.4 模型验证

第3章 重构催化层内两相传输过程

3.1 模型描述

3.1.1 几何模型

3.1.2 边界条件

3.1.3 计算方案

3.2 结果与讨论

3.2.1 表面性质对两相传输的影响

3.2.2 孔隙结构对两相传输的影响

3.2.3 压力梯度对两相传输的影响

3.2.4 动力粘度对两相传输的影响

3.2.5 液体表面张力对两相传输的影响

3.2.6 温度对两相传输的影响

3.3 本章小结

第4章 CL-MPL内两相传输过程及裂缝效应

4.1 模型描述

4.1.1 随机重构CL-MPL模型

4.1.2 理想结构CL-MPL模型

4.1.3 边界条件

4.2 随机催化层与微孔层内的两相传输过程

4.2.1 裂缝对随机催化层内两相传输的影响

4.2.2 随机CL-MPL内的两相传输过程

4.3 理想催化层与微孔层内的两相传输过程

4.3.1 理想催化层内的两相传输过程

4.3.2 理想CL-MPL内的两相传输过程

4.4 本章小结

第5章 GDL内两相传输过程

5.1 模型描述

5.1.1 随机重构GDL模型

5.1.2 GDL模型的压缩

5.1.3 边界条件

5.2 气体扩散层内的两相传输过程

5.2.1 有限元压缩模型中的两相传输

5.2.2 形态学变形与有限元压缩的对比

5.3 本章小结

第6章 结论

6.1 研究总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果