操作参数对质子交换膜燃料电池冷却效果分析

为了研究热管理系统操作参数对质子交换膜燃料电池冷却效果的影响,基于MATLAB/Simulink仿真平台建立了燃料电池热管理系统的动态模型并对模型的正确性进行了验证,该系统模型包括电堆电压、温度模型和冷却回路模型;以建立的系统模型为研究基础,以冷却系统中旁路阀开度、冷却液流量、空气流量3个操作参数为独立变量,研究冷却液入口温度、出口温度和出入口温差随独立变量的变化规律和影响情况。研究结果表明,空气流量对冷却液入口温度和出口温度影响最大,当空气流量从最小值增加到最大值的过程中,冷却液入口温度和出口温度分别随之下降27.9～29.0℃、26.6～28.4℃;旁路阀开度和冷却液流量在一定范围内对冷却液入口温度和出口温度都有影响,前者的影响强于后者,旁路阀开度在小于0.7时影响作用更显著;冷却液流量对冷却液出、入口温度的影响最小,对冷却液出入口温差的影响最大,当冷却液流量从最小值增到最大值的过程中冷却液出入口温差下降约9℃。     

质子交换膜燃料电池加湿器的建模与仿真

为了深入研究质子交换膜燃料电池加湿器的工作性能,从传热传质学的角度分析膜加湿器系统,建立加湿器的机理模型。当已知加湿器入口气体和水流的状态参数（如：温度、流量、压力）以及加湿器的物理参数（如：气道的几何形状和热传导系数等）时,此模型可以计算出加湿器出口气体的相对湿度、温度以及出口水温等变量值。以1 kW质子交换膜燃料电池的参数为依据,用Simulink进行仿真。仿真结果与实验数据的比较表明,模型能够反映出加湿器的实际工作状况。     

气体流量对PEM燃料电池电流密度分布的影响

气体流量对质子交换膜(PEM)燃料电池的性能和运行成本具有重要的影响.利用燃料电池电流密度分布测量垫片对PEM燃料电池的电流密度分布进行了测量,分析了氢气流量和空气流量对其性能的影响.实验显示空气流量不足时,PEM燃料电池中所有局部电流密度都较低;增大空气流量,所有局部区域的电流密度都均匀增大;氢气流量不足时,入口附近局部电流密度较大,而出口附近局部电流密度几乎为零,电流密度分布曲线中出现局部电流密度快速降低区;增大氢气流量,入口附近局部电流密度增大,局部电流密度快速降低区域向气体出口处移动;当氢气流量大于120 sccm后,局部电流密度几乎不变;实验结果对PEM燃料电池操作参数和性能的优化具有重要的参考作用.     

小型溶液除湿空调叉流再生器性能的实验研究

基于小型溶液除湿空调系统,搭建了叉流再生器性能实验平台,选用Celdek规整填料作为热质传递介质,LiCl溶液作为再生剂,并以再生量作为性能评价指标。实验研究了在小型化条件下溶液流量、溶液入口温度,空气流量、空气入口温度等四个因素对叉流再生器性能的影响。结果表明:在小型化条件下,溶液再生量随溶液流量、溶液入口温度、空气流量的增大而增大,而空气入口温度对溶液再生量影响甚微。同时,还拟合出适用于小型化的传质系数关联式,并利用热湿传递理论模型将实验值与理论计算值进行对比,结果显示误差控制在±9%范围内,精度较高。     

基于神经网络的燃料电池发动机风机系统建模

燃料电池发动机的风机系统是一个非线性系统,针对其难以建模以及建立的模型过于复杂等问题,利用神经网络的非线性映射和自学习能力建立了风机系统的辨识模型。模型以风机转速和空气压力为输入,以空气流量为输出,采用Levenberg-Marquardt优化算法进行神经网络的训练,建立了不同转速和压力条件下的空气流量模型。仿真结果表明,该模型精度较高,可为燃料电池发动机空气供给系统的优化控制奠定基础。     

网络系统仿真中的流量模型研究

结合某军用通信网络系统的仿真开发过程,对于网络仿真中占有重要地位的网络流量模型进行了深入研究并将其应用于实际开发的仿真系统中,通过网络流量模型仿真得到的测试数据与实际搭建网络的想定数据之间的比较,证明了所选择的流量模型可以满足对实际网络的流量模拟。     

电站空冷散热器动态传热特性研究

建立了空冷散热器空气侧、水侧和管壁的热平衡偏微分方程,采用改进欧拉法对离散后的方程进行求解。获得了迎面风速、循环水质量流量和入口水温阶跃变化时散热器的动态响应特性,以及变量变化程度对散热器动态过程的影响。结果表明:扰动变量阶跃变化时,变化程度越大,对应的动态响应曲线变化幅度也越大。迎面风速增加时,空气和循环水出口温度降低;循环水质量流量和入口水温增加时,空气和循环水出口温度均增加。迎面风速和循环水质量流量越大,动态响应时间越短;循环水入口水温变化时,动态响应时间不变。     

太阳能溶液集热/再生器数值模拟分析

太阳能溶液集热/再生器是太阳能溶液除湿制冷空调系统中的核心部分,通过数值模拟的方法,对空气入口温度、湿度,溶液入口温度、浓度,环境温度等因素对太阳能集热/再生器的再生效率的影响进行了数值模拟分析。结果表明:将环境温度、入口空气温度、入口溶液温度由20℃增大至40℃后,对应的再生效率分别上升了0.745%、3%、93%。提高入口溶液温度能够最大提升太阳能溶液集热/再生器的再生效率。随着通入空气的流量的增加,空气流量由0.02 kg/s增加至0.14 kg/s,再生效率增加了31%左右,而随着入口溶液浓度由0.30增加至0.38,再生效率由0.55下降至0.43,效率下降了22%。随着太阳辐射由0.5 kW/m2提升至1.5 kW/m2,再生效率由0.58下降至0.44,效率下降了24.13%。     

PEMFC空气供应系统的建模、仿真与控制

介绍了质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)空气供应系统的数学模型,包括氧气、氮气流量模型,风机模型和供给返回管道流量模型;给出了一种实用低压风机的特性曲线。基于Matlab进行了数学模型的仿真及分析,并给出了PID控制设计方法及系统模型传递函数的求解过程,最后对控制系统做了仿真与分析。     

太阳能-溴化锂溶液除湿-再生系统的实验研究

建立一种新型的太阳能-溴化锂溶液除湿-再生试验系统,并用正交试验法对影响除湿效果的入口溶液质量分数、入口溶液温度、入口液气比、入口空气相对湿度、入口空气温度、溶液再生温度等诸多因素进行了实验分析.结果表明:对单位除湿量的影响程度由大到小排序为:入口空气相对湿度、入口液气比、入口溶液温度、入口溶液质量分数、入口空气温度.当系统入口液气比为3.5时,系统的除湿效果较好.同时,利用闪蒸原理使系统溶液的再生温度控制在60~70℃之间,为太阳能-溴化锂溶液除湿器的设计、使用提供了依据.     

风道入口段的数值模拟及优化设计

根据某工程双吸离心风机风道布置的特殊要求,采用单吸风口、双出口的风道结构。为了保证风机2个进风口空气流量分配的均匀性,利用计算流体力学软件对风道内流动进行了数值模拟。通过模拟结果发现,风道入口的湍流区对出口流量分配影响明显,需要对入口处的空气流动采取导流措施。计算结果显示,优化入口风道结构后,双出口流量分配达到了很好的均匀性。     

一种新型中冷器性能的实验研究

中冷器是柴油机的一个重要组成部分,其性能优劣将直接影响到柴油机的工作。针对这一情况,提出了一种新型中冷器技术,就是将普遍采用的蒸发冷却技术应用到中冷器上,利用水蒸发吸收空气热量,从而实现空气温度的降低。在此基础上,建立了蒸发冷却中冷器实验台,并进行了蒸发冷却的试验研究。结果表明这种新型中冷器可降低进气温度,而且阻力等于甚至小于原有的中冷器,简化了增压柴油机的进气系统,提高了工作可靠性,减少了维护工作量。     

燃料电池空气系统动态控制策略优化

为了提升质子交换膜燃料电池空气系统的动态响应性能,利用AMESim仿真软件建立了燃料电池系统的一维仿真模型。基于该模型对燃料电池空气动态响应的过程进行了仿真,并对空气动态控制策略进行了优化。将优化后的控制策略在燃料电池系统台架上进行了测试验证,结果表明,新控制策略成功实现了空气压力和流量的解耦,大幅减少了动态过程中空气“饥饿”现象,避免了燃料电池系统在动态加载过程中出现电堆单片电压过低的现象,提升了燃料电池系统的动态响应速率。     

活塞泵增压系统动态特性研究

为了获得活塞泵增压系统起动特性和工作特性,基于AMESim仿真平台建立了仿真模型.对活塞泵增压系统起动过程和稳态工作过程进行了仿真,给出了不同部位压力变化情况,以及蓄压器对泵出口压力的影响、流量对泵工作频率的影响.结果表明活塞泵增压系统起动迅速,工作过程中能够维持较高的泵出口压力.实际试验中增压系统参数变化趋势与仿真结果一致,验证了仿真方法和仿真模型的正确性。     

敞开式太阳能集热/再生器的理论模型及性能分析

对敞开式太阳能集热再生器建立理论解析模型,理论求解发现溶液在常温下再生时存在一个最佳单位面积流量使单位面积蒸发率最大.溶液入口温度和室外风速是决定最佳流量值的2个最重要参数,溶液浓度和太阳辐射强度对最大蒸发率影响最明显.当溶液出口温度低于入口温度时,最佳流量不存在,溶液流量越大再生效果越好.当室外风速为2 m/s时,溶液再生蒸发率最大.文章全面揭示了影响敞开式集热/再生器性能的各项因素.     

热管中冷器的传热与阻力特性

为了研究重力热管在车辆中冷器上的应用可行性,设计用于冷却高温增压空气的热管中冷器.选用水作为工作介质,在风洞实验台架上进行热管中冷器的传热和阻力性能实验.测试热管中冷器在不同冷侧空气流速、冷﹑热侧空气进口温差、热侧空气流量下的散热量和压力降,比较并分析测试结果.结果表明,热管中冷器具有良好的散热性能,在一定范围内可以满足高增压内燃机的散热要求.将实验结果与理论模型计算值进行比较,结果表明,实验值与理论计算值变化趋势吻合较好．     

PEM燃料电池操作参数优化实验

质子交换膜(PEM)燃料电池操作参数的优化是提高其性能和稳定性的重要手段.介绍了燃料电池测试系统的主要功能和使用方法,并运用此系统试对PEM燃料电池动态特性进行了测试.分析了操作参数对PEM燃料电池性能的影响.研究结果发现仅加湿空气或氢气,电池电流密度低,为了获得良好的电池性能,空气和氢气必须同时加湿;电池的加热温度过高或过低,PEM燃料电池的电流密度都很低;加湿温度过低时的电池电流密度比加湿温度过高时的电池电流密度更低;电池温度343 K和加湿温度333 K时,燃料电池的电流密度最大;加大反应气体空气的流量,燃料电池的电流密度一直增大;而增大氢气流量时,电池的电流密度先增大,而后趋于平稳.实验结果对于促进PEM燃料电池的商业化具有重要意义.     

虚拟风洞下的车辆散热器模块性能改进

为了提升车辆散热器模块性能,保证车辆工作可靠性,在已有的研究基础上提出3种改进方案,依据图纸资料建立动力舱三维模型,使用热交换模型代替散热器模块,结合CFD数值方法在虚拟风洞内对各改进方案进行仿真,根据仿真结果进行评估。结果表明:3种改进方案均能提高车辆散热器模块性能,其中在消声器附近增加空气出口效果最好,与原始模型对比,中冷器、水、液压油散热器热流体出口温度分别降低了14.48%、1.39%、2.28%。     

进气温度对车用柴油机排放性能的影响

为了研究中冷器冷却性能对增压中冷柴油机排放性能的影响,模拟了不同进气温度对烟度及NOx 排放性能的影响。试验中增压中冷柴油机上的中冷器为模拟中冷器,冷却方式为水冷,通过电磁阀控制冷却水的流量来控制进气温度。选取进气温度分别为35±3 ℃、45±3℃、55±3 ℃,在9个工况点(转速为1000、1500、2500 r/min,负荷为50%、75%、100%)下进行了试验。试验结果表明:随着进气温度的降低,柴油机的排气烟度降低,且随着负荷的增加,烟度降低更为明显;试验工况下NO 排放性能都得到了明显的改善。     

氢-空交指流场PEM燃料电池特性研究

目的研究电池温度、加湿温度、气体流量对氢-空交指流场PEM电池性能的影响,优化操作参数,提高PEM燃料电池的性能和稳定性,降低成本,促进其实用化.方法运用燃料电池测试系统测量了PEM燃料电池的性能,分析了电池温度、加湿温度和气体流量对其性能的影响.结果单有氢气或空气加湿,质子交换膜不能充分湿润,燃料电池性能较低;当电池温度和加湿温度同时等于343 K时,电池性能最佳;实验条件下,空气流量为260 ml.cm-3时,最佳氢气流量为70 ml.cm-3.结论实验结果对PEM燃料电池的参数优化具有重要的参考作用,为其推广应用提供实践依据.