车用燃料电池发动机引射器优化设计

发布时间：2021-08-24 23:10

　　针对引射器在车用燃料电池发动机中的应用问题,通过对40 kw级质子交换膜燃料电池（PEMFC）阳极压降实验数据的拟合,得到了阳极压降与电流的关系表达式,利用计算流体力学（CFD）方法建立了阳极氢气循环系统三维引射器数值模型,并用实验数据对模型进行了验证,最后将拟合得到的阳极压降表达式应用于模型的仿真优化中,衡量了引射器在中低负载和高负载工况下的性能表现,确定了喷嘴喉部直径、混合室直径、混合室长度以及喷嘴出口相对混合室入口距离的最优值。仿真结果表明:与恒定压降模型相比,建立的引射器模型可以更准确的评估引射器在整个工况下的工作性能,同时在所研究的运行工况下,优化后的引射器可以维持氢气回流比在1.2以上。 

【文章来源】：哈尔滨理工大学学报. 2020,25(04)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

图7 两种负载工况下混合室直径对氢气回流比的影响

在研究混合室长度Lm对氢气回流比的影响时,Dn和Dm取优化值,并保持引射器的其他初步设计值不变。如图8(a)所示,在中低负荷工况下,Lm/Dm取4时能够获得最大的氢气回流比。而处于高负荷工况下运行时,如图8(b)和图8(c)所示,Lm/Dm为6时明显是一个最优值,低于或者高于这个值,氢气回流比都会下降。这是因为混合室长度较小时,两种流体没有时间和空间来充分混合;较大时,摩擦损失又会增加。高负荷工况下膨胀比较大,所需的混合室长度比中低负荷偏大。图8 两种负载工况下混合室长度对氢气回流比的影响

图8 两种负载工况下混合室长度对氢气回流比的影响综合考虑中低负荷和高负荷下引射器的工作性能,Lm/Dm在4～6范围内最都能获得较好工作性能,若在此范围中取较小值可提高引射器在中低负荷工况下的性能,取较大值则引射器会在高负荷工况下具有较高工作性能。本文取6为Lm/Dm的最优值。


本文编号：3360903