平板式固体氧化物燃料电池封接气密性的LBM模拟与分析

论文摘要

对平板式固体氧化物燃料电池(SOFC)的压缩密封结构的泄漏特性进行定量研究。为模拟粗糙泄漏通道的复杂形貌,采用粗糙表面数值重构技术来构建不同气体泄漏通道;考虑流动通道尺度细微、边界复杂,应用格子Boltzmann方法(LBM)对气体流动特性进行数值分析,建立包括粗糙表面几何特性参数在内的泄漏率计算模型;通过单粗糙峰微观接触力学分析,建立泄漏通道结构特征参数随应力变化的定量关系式,并分析各种因素对封接气密性的影响。结果表明:压缩密封结构的主要影响因素为粗糙表面形貌、密封材料机械力学特性、密封流体物性以及密封结构工作状态;表面粗糙度越大,温度越高,泄漏率越低;压缩密封过程中材料变形较小,对泄漏率的影响也较小;不同介质的热物理性质差异会引起泄漏率的不同。将提出的模型应用于某SOFC密封结构的泄漏率预测,计算结果与实验测量结果吻合良好,验证了模型的准确性。

论文目录

• 1 三维粗糙表面数值模型
• 2 间隙流动的格子Boltzmann模型
•   2.1 D3Q19模型
•   2.2 平行平板间隙流动的LBM分析
•   2.3 粗糙间隙内流动的LBM分析
• 3 接触状态下的泄漏率预测
•   3.1 密封间隙高度随应力变化
•   3.2 预测模型及验证
•   3.3 泄漏率的影响因素
• 4 结论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 许国良,杜阳,朱一萍,孙佳伟,师春雨,黄晓明

关键词: 固体氧化物燃料电池,格子方法,压缩密封,泄漏率,气密性

来源: 润滑与密封 2019年04期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

专业: 无机化工,电力工业

单位: 华中科技大学能源与动力工程学院

基金: 国家自然科学基金项目(51576077)

分类号: TM911.4

页码: 1-7

总页数: 7

文件大小: 1541K

下载量: 117