1. 本选题研究的目的及意义
燃料电池作为一种高效、清洁的新型能源技术，在近年来备受关注，尤其质子交换膜燃料电池(PEMFC)因其工作温度低、启动速度快、比功率高、环境友好等优点，在电动汽车、固定式发电等领域展现出巨大的应用潜力。
然而，PEMFC的性能受到多种因素的影响，其中进排气系统的优化设计对提高燃料电池的效率、功率密度和寿命至关重要。
进排气系统的主要功能是为燃料电池提供充足的反应气体(氢气和氧气)，并及时排出反应产物(水)以及多余气体。
2. 本选题国内外研究状况综述
质子交换膜燃料电池进排气系统作为影响其性能的关键部件之一，近年来受到国内外学者的广泛关注。
国内研究现状:国内学者在燃料电池进排气系统方面开展了大量的研究工作，主要集中在以下几个方面：1.系统结构设计与优化:例如，哈尔滨工业大学学者提出了一种新型环状进气歧管结构，有效提高了燃料电池内部气体分布均匀性[1]。
2.水管理策略研究:清华大学学者开发了一种基于脉冲吹扫的水管理策略，有效缓解了燃料电池水淹问题[2]。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
主要内容:
本研究将以质子交换膜燃料电池电堆进排气总管为研究对象，采用计算流体力学(CFD)方法，对其内部气体流动进行湍流模拟仿真。
具体研究内容如下：
1.建立PEMFC电堆进排气总管的三维模型:基于实际工况，利用Solidworks、CATIA等三维建模软件建立进排气总管的几何模型，并进行网格划分，为数值模拟提供基础。
2.选择合适的湍流模型:根据进排气总管内气体流动的特点，选择合适的湍流模型(如k-ε模型、RNGk-ε模型、SST模型等)，并设置相应的边界条件和初始条件。
4. 研究的方法与步骤
本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的研究方法。
首先，通过查阅文献资料，了解质子交换膜燃料电池的基本原理、进排气系统的工作机制以及湍流的基本理论。
在此基础上，分析进排气总管内气体流动的特点，确定研究的边界条件和初始条件。
5. 研究的创新点
本研究的创新点主要体现在以下几个方面：
1.研究对象的新颖性:目前，针对PEMFC电堆进排气总管内湍流特性研究相对较少，本研究将聚焦于此领域，填补相关研究空白。
2.研究方法的先进性:本研究将采用先进的CFD数值模拟技术，结合湍流模型，对进排气总管内气体流动进行精细化模拟，揭示湍流对电池性能的影响机制。
3.研究成果的实用性:本研究将基于模拟结果，提出优化进排气总管结构的方案，以提高气体流动均匀性，降低压力损失，提高电池的输出功率和效率，具有重要的实际应用价值。
6. 计划与进度安排
第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲
第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文
7. 参考文献（20个中文5个英文）
[1] 蔡晓舟, 马晓华, 潘牧. 质子交换膜燃料电池阴极流道内两相流动的数值模拟[J]. 化工学报, 2018, 69(1): 426-434.
[2] 张浩, 邓宇君, 潘牧. 基于多孔介质模型的质子交换膜燃料电池阴极水管理研究[J]. 工程热物理学报, 2021, 42(10): 2487-2495.
[3] 刘洋, 李佳, 张洪涛, 等. 质子交换膜燃料电池水管理研究进展[J]. 化工进展, 2020, 39(1): 106-117.
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