单一压力容器镍氢电池的热模拟及其结构优化

摘要

当今电池工业已经得到迅猛的发展，电池尤其是二次电池在很大的范围内得到了广泛的应用。镍氢电池是一项新能源技术，其具有低噪音、低污染、无腐蚀、高能量密度、高比功率等特点而成为二十一世纪的开发热点并已经得到广泛的运用。镍氢电池的热模拟是镍氢电池研究的重要工作。镍氢电池应用广泛。目前而言其定型主要靠的是实验室实验，实验室实验成本很高，在一定程度上限制了镍氢电池的技术发展。镍氢电池工作时受环境影响比较大，其中最主要的影响因子温度场。所以开发一套有效分析镍氢电池温度场的热模拟模型是非常具有实际意义的。本文给出了镍氢电池相关的数学模型，建立了二维镍氢电池极堆单体、二维镍氢电池整体、三维镍氢电池整体几何模型，应用于镍氢电池的热模拟问题和分析讨论。应用Fluent软件中基本模块的流动、传质、和传热功能，对二维镍氢电池极堆单体、二维镍氢电池整体、三维镍氢电池整体几何模型进行了热模拟。将模拟结果与实验数据相比对，结果表明模拟结果与实验数据吻合良好。应用Fluent软件中基本模块的流动、传质、和传热功能，设计了镍氢电池的极堆结构优化方案，根据改变极堆位置和极堆内径尺寸的方法，建立了新的三维镍氢电池整体几何模型。应用Fluent软件中

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摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 电池的应用及产业化现状

1.2 镍氢电池的发展概况及其前景

1.3 镍氢电池工作特性及其反应原理

1.4 本论文工作内容

第二章 镍氢电池的热模拟模型

2.1 镍氢电池的数学模型

2.2 单一压力容器镍氢电池的几何模型

2.3 本章小结

第三章 二维单一压力容器镍氢电池热模拟

3.1 二维单一压力容器镍氢电池极堆单体热模拟模型

3.2 二维镍氢电池整体热模拟模型

第四章 三维单一压力容器镍氢电池整体热模拟

4.1 三维镍氢电池整体热模拟问题

4.2 模拟结果分析及讨论

4.3 本章小结

第五章 单一压力容器镍氢电池极堆结构优化

5.1 改变极堆位置方案

5.2 改变极堆内径

5.3 本章小结

第六章 镍氢电池的周期性分析

6.1 实验条件和实验数据整理

6.2 确立能量方程热源项

6.3 计算结果及其分析

6.4 本章小结

第七章 全文总结

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间取得的成果

致谢