Numerical simulation of water droplet dynamics in a right angle gas channel of a polymer electrolyte membrane fuel cell

( 0 đánh giá )
Miễn phí

Mô hình 3D sử dụng phần mềm ANSYS FLUENT 14.0, với lưới cấu trúc gồm 214,461 ô hexahedral.

   - Nước được tiêm từ ba vị trí khác nhau trên bề mặt GDL: gần tường ngoài (Type A), trung tâm (Type B), và gần tường trong (Type C).

   - Các tham số khảo sát gồm: góc tiếp xúc của GDL (45°, 90°, 140°), góc tiếp xúc của tường bên và trên, vận tốc khí vào (5–15 m/s), vận tốc nước vào (0.5–2 m/s).

   - Kết quả cho thấy:

     - Giọt nước từ vị trí gần tường có xu hướng leo lên tường và di chuyển theo mép trên nếu tường có tính ưa nước.

     - Giọt nước từ vị trí trung tâm có hành vi phức tạp: tách giọt, va đập, lan tỏa, phụ thuộc mạnh vào góc tiếp xúc và vận tốc khí.

     - Tăng độ kỵ nước của tường bên và trên giúp giảm thể tích nước trong kênh nhưng lại tăng tỷ lệ phủ nước trên GDL, gây cản trở khuếch tán khí.

     - Tăng vận tốc khí giúp giảm ngập nước, trong khi tăng vận tốc nước làm tăng thể tích nước và áp suất cản.

   - Các chỉ số đánh giá gồm: tỷ lệ phủ nước trên GDL, thể tích nước trong kênh, độ sụt áp, và hình dạng giọt nước theo thời gian.

   - Các hiện tượng quan sát được: giọt hình cầu, lan màng, chia đôi, va đập, tích tụ ở góc, hình dạng như sóng sin, bánh kếp, ngọn lửa Bunsen.

   - Kết luận: thiết kế kênh khí và xử lý bề mặt cần được tối ưu hóa để cân bằng giữa khả năng loại nước và duy trì khuếch tán khí.