质子交换膜燃料电池阴极流道的自相似分叉网络模型研究

作     者：禹娜 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：郁铂铭

授予年度：2007年

学科分类：0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：自相似 分形 多孔介质 分形分叉 阴极流道 

摘      要：多孔介质广泛存在于自然界、工程材料、生物体及地下结构,所以多孔介质渗流问题得到了人们的广泛关注。质子交换膜燃料电池(PEMFC)的流道材料就可以看成是多孔介质。分叉网络大量存在于自然界以及工程应用领域,分形无处不在,自相似分叉不仅可以描述一些分形体、解释分形结构的数据,当然也可以作为设备设计的基础。这种自相似分叉网络给自然输运过程的研究提供了一个很好的理论模型。所以,本文就利用多孔介质的性质以及自相似分形分叉的有关知识来设计质子交换膜燃料电池(PEMFC)的流道模型。本文主要研究和探讨了以下三个方面的内容:首先把质子交换膜燃料电池(PEMFC)的阴极流道看成是裂缝型多孔介质,不考虑流道的物理结构而直接将其看作多孔介质;其次,建立二维数学模型,利用规则的自相似分叉网络模型来设计流道,并利用分形分叉网络的有关知识来推算流道中气体速度、出口流量的表达式;最后,利用分形分叉有关的比例值,计算出出口流量与流道渗透材料及其长度的关系式,并作出图形及分析结果。