基于传热反问题的微型燃料电池冷却通道优化

为了改善微型质子交换膜燃料电池冷却系统的综合性能,研究了燃料电池冷却通道几何形状的优化设计问题。针对传统冷却通道内流动阻力太大的现状,在综合考虑系统冷却能力和系统阻力的前提下,利用SIMPLER算法和共轭梯度法,求解冷却通道传热及流动过程的几何边界条件反问题,优化设计冷却通道的最优几何形状。讨论了冷却通道几何形状的初始猜测值,以及系统冷却能力和系统阻力权重之比等因素对冷却通道形状优化的影响。数值仿真结果表明,当流道入口流体流速及流道入口高度给定时,利用上述的传热学反问题的优化方法能够有效优化冷却通道的几何形状,明显改善了冷却系统的综合性能。优化结果可为微型燃料电池冷却通道的优化设计和工程制造提供理论依据。     

共轭梯度法求解竖直环隙间多孔介质的传热反问题

提出一种反演多孔介质热物性参数的一般数值模式。采用有限体积法对竖直环隙间多孔介质模型进行离散化,通过SIMPLE算法获得竖直环隙间多孔介质传热系统的温度场和流体的速度场。通过构建误差信息最小化函数,建立反演模型。利用共轭梯度法对单宗量和多宗量的多孔介质热物性参数进行了反演,并讨论了待反演参数的初始猜测值、温度测点数、温度测量误差等对反演结果的影响。     

基于LS-SVM的SOFC系统自适应逆控制

关于固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)性能的优化问题,其中工作温度和电压是关键参数。针对固体氧化物燃料具有较强的非线性且常规成熟线性理论不适用的特点,提出了一种最小二乘支持向量机(LS-SVM)的自适应逆控制策略。首先建立了SOFC的机理模型,然后采用LS-SVM方法建立了SOFC系统的逆动力学模型。在获得逆动力学模型的基础上,设计了一种逆动力学递推最小二乘支持向量机的控制方法。在自适应逆控制下,逆模型通过RLS算法更新,控制器依据ε-滤波进行在线调整。SOFC系统辨识和仿真结果表明,改进方法的可信性,辨识出的逆动力模型具有较高的精度,所设计的控制器能获得较好的控制性能。仿真结果可以为SOFC的实用化和产业化提供一定的理论依据。