国家自然科学基金(50706004)
- 作品数：6 被引量：25H指数：3
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- 相关机构：大连海事大学瑞典隆德大学大连理工大学更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省博士科研启动基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：电气工程化学工程石油与天然气工程更多>>
- 天然气重整器内部传递过程的数值模拟被引量：3
- 2008年
- 天然气通过重整反应可以生成氢气,成为燃料电池氢原料的重要来源。目前紧凑型天然气重整器的开发设计,主要集中在材料方面的研究,而内部机理方面的研究较少。对天然气重整器内部流动与传热现象进行了模拟与分析。分析中考虑了化学反应的影响,采用了耦合的边界条件以及可变的热物性参数,建立了描述流通管道和多孔催化剂层内部流动与传热现象的三维数学模型。采用SIMPLE算法对模型进行求解,得到了化学反应速率、混合气浓度以及温度等的空间分布。结果表明,化学反应限制在厚度约为1mm的催化剂薄层内进行,沿主流动方向,CH4浓度由19.5%降到7%左右,H2浓度由4.1%上升到13%左右,混合气温度上升约10℃。研究结果对天然气重整器的开发、结构设计具有参考意义。
- 杨国刚岳丹婷袁金良
- 关键词：燃料电池天然气传热传质数值模拟
- 圆柱形可燃气云爆炸实验研究与数值模拟被引量：11
- 2008年
- 与半球形可燃气云模型相比,圆柱形模型更接近于气云爆炸事故的实际情况。进行了乙炔浓度7.75%、气云体积0.26m3的圆柱形可燃气云爆炸实验,记录了距气云中心1.2 m与1.6 m两点的爆炸超压。建立了描述气云爆炸的理论模型,采用SIMPLE算法编制了计算程序。计算结果经实验数据考核,最大与平均相对偏差分别为18.3%与5.4%,证实程序满足气云爆炸模拟与预测的要求。研究结果显示:爆炸流场不具备球形对称的性质,爆炸超压与火焰传播方向有关,当气云高径比0.2时,沿地面方向的最大超压可达垂直方向的3.3倍;气云体积不变而形状变化时,爆炸强度随着高径比的增大而增大,高径比1.0时的最大超压可达高径比0.1时的3.1倍;气云高径比降低时,火焰传播距离增大,燃烧时间增长,气云释能速率下降,因此爆炸超压降低。研究结果对可燃气云爆炸灾害的预测具有一定的指导意义。
- 杨国刚岳丹婷毕明树
- 关键词：可燃气云超压数值模拟
- SOFC内部重整反应与电化学反应耦合机理被引量：8
- 2008年
- 以经过预重整反应的混合气为原料的固体氧化物燃料电池(SOFC)内部,甲烷蒸气重整反应与电化学反应同时发生在阳极多孔介质中,二者受到不同的操作与设计参数的影响,对电池总体性能起着决定性作用。编制了三维数值模拟程序,对由多孔阳极层、气体流动管道、固体支撑平板构成的单个复合管道进行了研究。结果显示:重整反应主要发生在多孔材料靠近流动管道的薄层内,只有靠近管道入口处才能在较深处进行;电化学反应发生在多孔层与电解质的交界面处;重整反应生成的H2、CO扩散到多孔材料底部参加电化学反应;电化学反应生成的热量供重整反应使用。说明研究范围内,SOFC阳极复合通道具有较好的传热、传质性能,化学/电化学反应存在较好的耦合关系。
- 杨国刚吕欣荣岳丹婷袁金良
- 关键词：固体氧化物燃料电池重整反应电化学反应数值模拟
- 甲烷入口条件对紧凑型重整器燃烧管道化学反应与产热特性影响被引量：2
- 2011年
- 紧凑型甲烷重整器燃烧管道由燃料气体通道、多孔层以及固体平板组成。采用三维数值模拟方法,对甲烷入口速度、温度等对催化燃烧反应以及产热特性影响进行了研究。结果显示,甲烷入口速度由2.5 m/s增大到10 m/s时,最大化学反应速率提高了20.4%,CH4利用率下降了41.2%,最大热流量提高了11.8%;温度由873 K升高到1023 K时,反应速率提高了16.9倍;CH4利用率提高了7.5%;最大温升提高了2.1倍。研究结果对紧凑型甲烷重整器的设计开发具有一定的指导意义。
- 杨国刚岳丹婷吕欣荣袁金良
- 关键词：甲烷数值模拟
- 多孔介质孔隙率对SOFC阳极管道化学/电化学反应与传递过程影响
- 2010年
- 固体氧化物燃料电池复合阳极管道由多孔层、燃料气体通道以及固体平板组成。在多孔层内部,存在着传热、多组分对流/扩散等多种传递过程,它们与CH_4的重整反应,CO、H_2的电化学反应耦合在一起,既受到设计参数,如孔隙率等的影响,同时对电池性能以及稳定性产生重要影响。编制了三维模拟程序,对阳极复合管道的化学反应以及气体流动、传热过程等进行了研究。研究结果显示,随着孔隙率的增大,在多孔层的较深区域内,重整与变换反应速度明显增加,受它的影响,H_2浓度与多孔层温度也相应提高。因此,在一定范围内提高多孔介质的孔隙率对阳极的各种传递过程与化学/电化学反应具有积极影响。
- 杨国刚岳丹婷吕欣荣袁金良
- 关键词：SOFC复合阳极孔隙率
- IT-SOFC阳极表面催化反应机理与传递过程的数值模拟与分析被引量：2
- 2013年
- 固体氧化物燃料电池(SOFC)具有效率高、污染低、对燃料适应性好、功率大等特点。其性能与工作状态受发生在多孔阳极的化学反应与多种传递过程耦合的影响。基于流体力学方程组和多步基元化学反应模型,建立了描述上述耦合特性的三维数学模型,并自编程序求解分析。结果显示:重整反应主要发生在靠近通道进口的多孔阳极,表面成分Nis的覆盖率占70%～80%,其他主要表面成分为COs占20%～25%,Hs占6%,Os占1.5%;Nis随工作温度升高而增加;加强吸附基元反应会提高燃料利用率和工作温度;渗透率增加会提高反应气体在多孔介质内的传递效果,但催化反应会因接触不充分而减弱。通过考虑基元反应机理研究表明,在微观层面,催化剂Ni利用率不高,催化反应受温度、化学反应速率常数、孔隙率等参数影响较大。
- 杨超杨国刚岳丹婷袁金良
- 关键词：CFD分析基元反应渗透率
