周聰聰+++吳杰+++張文軒+++張強

摘 要：文章針對4進口蛇形流道選擇了三種進出口方式，利用UG建立模型，通過fluent進行模擬仿真計算，來分析對冷卻流板表面最低溫度、最高溫度、平均溫度的影響。為質(zhì)子交換膜燃料電池蛇形流道的進出口方式的選擇提供了理論參考。

關鍵詞：質(zhì)子交換膜燃料電池；蛇形流道；換熱

1 概述

質(zhì)子交換膜燃料電池作為一種低溫燃料電池，典型的工作溫度范圍為60℃～85℃，在運行中會產(chǎn)生大量的熱，主要是由化學反應和水的凝結(jié)生成[1]。如果不充分或者無效的電池冷卻會導致整個或者局部電池溫度過高，使得膜脫水、收縮、褶皺甚至破裂，對于電池的性能和壽命都有很大的影響[2]。本文針對蛇形流道，通過對4進口蛇形流道的進出口的三種方式的對比，進而為質(zhì)子交換膜燃料電池蛇形流道的進出口方式的選擇提供理論參考。

2 模型

2.1 幾何結(jié)構

圖1為選擇的4進口蛇形流道，1-8即為冷卻水的進口和出口。本文研究的第一種進口方式為1，3和5，6；第二種2，4和6，8口為進口；第三種1，2和3，4為進口。

2.2 數(shù)學模型及邊界條件

對每種進口方式分別選用5組流量進行計算，進口溫度均為333.15K，功率均為0.5W/cm2的均勻熱源。

3 結(jié)果與分析

在流速為0.05m/s時，方式三的最低溫度和最高溫度以及平均溫度都低于其他兩種方式；在流速為0.4m/s時，冷卻方式三的最高溫度要略高于其他兩種方式，但最低溫度和平均溫度要低于其他兩種方式。原因在于方式一和二在出水口同時存在入水口，因而入水口的低溫水對出水口的高溫水有個冷卻效果。由此可以得出結(jié)論：方式三的換熱效果較好，即冷卻水從一側(cè)流，冷卻效果較好。

4 結(jié)束語

通過對4進口蛇形流道選擇了三種進出口方式進行對比，發(fā)現(xiàn)方式三的換熱效果較好，即冷卻水從一側(cè)流，冷卻效果較好。

參考文獻

[1]SATISH G K，ZIJIE L，Applied Thermal Engineering，2009（29）：127

6-1280.

[2]AMIR F，ZHEN G，International Journal of Heat andMass Transfer，2005（48）：3891-3920.