[发明专利]固体氧化物燃料电池阴极接触电阻数值模拟方法

摘要

本发明公开一种固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极接触电阻的数值模拟方法，首先根据W‑M分形理论建立阴极接触层和连接体粗糙面模型，然后以阴极接触层和连接体粗糙面为顶面，构建阴极接触层和连接体实体结构，结合有限元方法建立阴极接触电阻热力电耦合模型，根据SOFC阴极接触层与连接体的实际工况求解阴极接触电阻。本发明为高温工作环境下SOFC阴极接触电阻的研究提供了一种简单、快捷、可靠的新方法。

主权项

1.一种固体氧化物燃料电池阴极接触电阻数值模拟方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、根据W‑M分析理论模拟具有分形特性的粗糙表面，形成的该粗糙表面连续且不可微，具有自相似性；(2)、对所述步骤(1)构建的粗糙表面进行光滑处理：利用matlab的插值处理，将分形粗糙表面拟合为光滑表面形貌；(3)、导出步骤(2)拟合过后的粗糙面的各点坐标数据，导入绘图软件中，重构粗糙面；(4)、构建含有粗糙面的3D实体模型，在绘图软件中加厚步骤(3)所得粗糙表面；(5)、对构建的3D实体模型进行网格划分；(6)、根据SOFC阴极接触层的热力物理性能参数建立阴极接触层材料数据库，根据连接体的热力物理性能参数建立连接体材料数据库，数据库的热力物理性能参数包括杨氏模量、泊松比、热膨胀系数和密度，将数据库中的材料属性赋予相对应的3D实体模型；(7)、首先进行热力耦合计算，设置工作温度，载入边界条件；(8)、在对3D实体模型施加压力载荷之前，设置两个粗糙面的面接触：第一步，施加小位移，使两个粗糙面接触上；第二步，撤销上一步的小位移，在此基础之上，施加压力载荷；计算获得受压后的模型和对应的接触面积以及接触应力；(9)、接着进行热电耦合计算，将步骤(8)所述的受压后的模型导入仿真软件中，根据阴极接触层和连接体的热电物理性能参数建立相关的材料数据库，数据库的热电物理性能参数包括密度和导电率，并进行材料属性赋予，然后设置工作温度和电压差，计算电流密度，求解接触电阻。