PEM电解槽参数化建模研究：探讨微流道热动态耦合、LBM模拟及电场效应优化分析

简介：
本研究聚焦于PEM电解槽性能提升，深入探究微流道内热动态耦合机制，并运用LBM方法进行精确模拟。此外，还探索了电场对系统的影响及其优化策略，旨在为高效能电解槽的设计提供理论支持与技术指导。 Pem电解槽参数化建模研究涵盖了微流道热动态耦合、LBM模拟及其电场效应优化等方面的内容。其中，Pem电解槽的等温阳极单侧流道模型与水电解槽模块以及自由与多孔介质流动模块进行了耦合，并实现了参数化建模。 在COMSOL中构建了电弧放电模型，涉及水平集两相流、传热、相变、马兰戈尼效应及电磁力等因素。此外，在模拟时还考虑到了表面张力和反冲压力的影响，并将温度场与流场进行了耦合仿真。利用COMSOL进行微混合、电润湿、两相流以及颗粒追踪等方面的建模，同时对射频等离子体（ICP、CCP）的空间电场及磁场进行了格子玻尔兹曼（LBM）模拟。 构建了双分布函数热格子模型，并研究了微通道流动与传热。对于非等温的Pem电解槽阳极单流道，考虑到了实际形状的刻蚀情况，将水电解槽、自由与多孔介质流动及电化学和固体传热物理场进行了耦合建模，确保具有良好的收敛性，并可用于优化pem电解槽参数。 基于COMSOL进行了一系列Pem电解槽多物理场参数化建模与优化工作。