[发明专利]燃料电池整堆流体仿真模型的简化方法

说明书

本发明提供一种燃料电池整堆流体仿真模型的简化方法。方法包括：计算出初始单板模型的流量Q与压降△P1的第一组关联数据；计算出单板简化模型的板身部分的流量Q与压降△P2的第二组关联数据，单板简化模型包括多孔压降面A；根据第一组关联数据和第二组关联数据，换算出多孔压降面A的平均流速v与压降△P的第三组关联数据；根据第三组关联数据，拟合出一元二次方程；将一元二次方程的系数作为参考，在求解器中对多孔压降面A进行边界条件设置、并计算出单板简化模型的压降△P4，其中，单板简化模型与初始单板模型在相等流量Q下，得出的压降△P1与压降△P4相等。该方法能够提高整堆流量分配和压降仿真计算的准确性。

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，具体而言，涉及一种燃料电池整堆流体仿真模型的简化方法。

背景技术

在燃料电池堆运行过程中，流体在各个氢气、空气与冷却水流体单板上分布的均匀性是影响整体性能的重要因素。在燃料电池堆前期设计过程中，通常采用CFD仿真手段来优化整堆流量分配。然而，由于整堆流体模型包含了多个结构较复杂的单板模型，如果采用初始模型进行仿真计算，会造成网格数量过大，计算机内存负荷大，计算困难、甚至无法计算。现有燃料仿真手段通常将单板流道模型简化为薄层平板进行仿真，该方法可有效减少网格数量。然而，采取这种简化方法的单板模型与原始模型相比计算得到的压降过低，导致流量分配及整体压降计算结果与初始模型偏差较大。

因此，设计一种燃料电池整堆流体仿真模型的简化方法，能够减少网格数量，并且计算得到的压降值和压降变化的趋势与初始模型一致，从而提高整堆流量分配和压降仿真计算的准确性，这是目前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种燃料电池整堆流体仿真模型的简化方法，其能够减少网格数量，并且计算得到的压降△P4与初始单板模型中的压降△P1相等，提高整堆流量分配和压降仿真计算的准确性。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种燃料电池整堆流体仿真模型的简化方法，方法包括：

计算出初始单板模型的流量Q与压降△P1的第一组关联数据；

计算出单板简化模型的流量Q与板身部分的压降△P2的第二组关联数据，其中，单板简化模型包括多孔压降面A；

根据第一组关联数据和第二组关联数据，换算出多孔压降面A的平均流速v与压降△P的第三组关联数据；

根据第三组关联数据，拟合出一元二次方程；

将一元二次方程的系数作为参考，在求解器中对多孔压降面A进行边界条件设置、并计算出简化单板模型的板身部分的压降△P4，其中，单板简化模型与初始单板模型在相等流量Q下，得出的压降△P1与压降△P4相等。

在可选的实施方式中，计算出初始单板模型的流量Q与压降△P1的第一组关联数据的步骤包括：

在燃料电池整堆流体三维模型中截取初始氢气、空气或冷却水的流道单板三维模型；

将流道单板三维模型导入求解器；

在求解器中输入流量Q，得出压降△P1，至少五组流量Q与压降△P1的关联数据组成第一组关联数据。

在可选的实施方式中，将流道单板三维模型导入求解器的步骤包括：

对流道单板三维模型进行网格划分；

将包含有网格的流道单板三维模型导入求解器；

在求解器中对流道单板三维模型进行边界条件设置。

在可选的实施方式中，单板简化模型的进口面和出口面分别与初始单板模型的进口面和出口面相同，多孔压降面A与流动方向相互垂直。