2.4.1　不同出/入口主管道形貌的空氣分配特征對比

由于空氣靜壓強(qiáng)在出、入口主管道區(qū)域內(nèi)沿著流動(dòng)方向具有相反的分布趨勢。圖2.6(a)給出了一個(gè)典型的Z形出/入口主管道形貌二維平面示意圖。圖2.6(b)是其對應(yīng)的通過3D數(shù)值模擬計(jì)算獲得的入口主管道和出口主管道內(nèi)中軸線上靜壓強(qiáng)p的分布。顯然,在電堆頂部的單電池獲得最大的壓降Δpi。這個(gè)結(jié)果意味著在靠近出口處的電池單元將獲得較大的空氣流量分配,而僅有小部分的空氣被送入最靠近主管道入口的電池單元,即第1層附近。圖2.7給出了對應(yīng)的Z形出/入口主管道形貌電池層間的'_L,i分布曲線。與圖2.3(b)針對U形出/入口主管道形貌的計(jì)算結(jié)果相比,Z形空氣流道內(nèi)的電池層間空氣流量分布質(zhì)量大大降低(電堆空氣均勻度指數(shù)Γ_L從0.857降低到0.306)。最大'_L,i發(fā)生在電堆第20層,入口主管附近的大多數(shù)SOFC電池單元只能獲得少量的空氣流量分配。這些結(jié)果都很好地支持了上述的分析和結(jié)論。

圖2.6　(a)Z形出/入口主管道形貌二維平面示意圖;(b)20層Z形2進(jìn)3出電堆進(jìn)口和出口主管內(nèi)的壓力p分配

圖2.7　與Z形出/入口主管道形貌對應(yīng)的電池層間'_L,i分布曲線

此外,取j=i+1為例,我們可以從方程(2.6)和(2.8)得出,由于相對較低的空氣流量和速度,在U形主管內(nèi)離入口主管較遠(yuǎn)的電池單元中壓力變化(即-或者-)較小。這種現(xiàn)象意味著離入口主管較遠(yuǎn)的電池單元中動(dòng)量變化和阻力較小。從圖2.5(b)中的計(jì)算結(jié)果可以證明這一點(diǎn),其中進(jìn)/出口主管內(nèi)的壓降隨著電池單元數(shù)i的增加而增大。