水传输行为论文-周晶

水传输行为论文-周晶

导读:本文包含了水传输行为论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献,主要关键词:气态水,沥青砂浆,吸附与脱附行为,吸附-脱附滞回行为

水传输行为论文文献综述

周晶[1](2018)在《沥青砂浆中气态水传输行为研究》一文中研究指出沥青路面耐久性易受到环境湿度影响,明确气态水在沥青路面中的迁移规律是揭示沥青路面使用寿命破坏机理的重要内容之一。气态水在沥青路面中的传输行为包括吸附/脱附与扩散两方面,但当前研究主要集中于运用菲克理论分析扩散速率及其影响因素,尚不能较为全面地了解其传输特性。在其他多孔材料中,水气吸附与脱附行为研究积累了丰富成果,能够为本文提供理论与技术支持。因此,本文从吸附与脱附行为和扩散行为两方面开展气态水在沥青砂浆中的传输行为研究,分析吸附与脱附过程特性及吸附-脱附循环中的滞回行为,探讨水气扩散主导模式及扩散特性的影响因素。主要研究内容及成果如下:首先,开展恒定温、湿度条件下沥青砂浆中的吸附与脱附试验,探讨了水气吸附吸附量、吸附速率及脱附过程脱附量、脱附速率随时间的变化规律,分析了沥青种类、温湿度对吸附与脱附过程的影响。基于热力学参数分析了吸附与脱附过程的热力学性质,证明吸附与脱附过程中的主要吸附方式为物理吸附,两过程是不能自发进行的熵减过程,均需从环境中吸收热量,其中脱附过程吸热较少,比吸附过程更容易发生。其次,开展恒定温度、全湿度范围内的等温吸附-脱附循环试验,基于Guggenheim-Andersen-de-Bore(GAB)模型分析了各次循环中吸附与脱附过程单层吸附及多层吸附特性。基于吸附与脱附过程滞回面积分析了滞回特性,从而认识到因湿度反复升高或降低而导致水气滞留量增加。同时,在水气吸附-脱附循环中,普遍存在冷凝现象,但水分的主要存在相态仍为气相。随后,开展了穿透型水气扩散试验,明确了沥青砂浆中气态水扩散的主导模式为体相扩散,原材料种类及环境因素对扩散模式转化存在一定影响,但无法改变主导扩散模式。最后基于菲克方程和非菲克方程分析了水气扩散的不同特性及影响因素。扩散速率、自由水与结合水的相互转化及扩散过程时变特性受到集料种类、沥青岩性、环境温度与相对湿度的影响。其中温度对不同扩散特性均有显着影响,环境因素的影响效应比材料自身性质更为重要。(本文来源于《哈尔滨工业大学》期刊2018-06-01)

叶东浩[2](2014)在《膜电极压缩引起的燃料电池内部应力、内阻及水传输行为研究》一文中研究指出质子交换膜燃料电池(PEMFC)是适用于汽车,备用电源和便携式电源的能量转换装置。膜电极组件(membrane electrode assembly, MEA)是PEM燃料电池中关键部件之一,包含CL(CL),质子交换膜(PEM),GDL(GDL),边框及密封部件。影响PEM燃料电池得到广泛应用的一个工程挑战就是膜电极装配及其引起的水传输问题。本论文通过模拟和实验从机理上对这一问题进行分析讨论。(1)通过有限元模型首次分析了MEA中的边框材料,结构以及接触行为在组装过程对膜的应力影响。在膜与边框交界区域存在严重的应力分布不均。相比于齐边框组装,台阶式边框结合粘贴绑定接触行为组装时在膜上的应力分布更加均匀些。对于台阶式边框,边框材料不再是影响应力分布不均的主要因素;对于齐边框组装,为使膜上的应力分布均匀化,边框材料的机械特性应与膜相似。(2)运用多电极探针法区分出CL,GDL和BPP的体电阻(bulk resistances)和面电阻(contact resistances)。比较了碳CL,碳纸和碳布GDL材料和微孔层(MPL)的电阻。碳CL电阻是碳纸GDL体电阻的100倍以上。碳纸的体电阻和面电阻是碳布GDL的一半。对GDL进行压缩能够降低GDL面电阻,但是对体电阻基本无影响。对GDL进行疏水处理增加了面电阻,但是体电阻几乎无变化。MPL的添加能够显着减小面电阻,但是对体电阻基本无影响。根据实验建立了一个等效回路模型,并显示当流道宽度小于1mm时,电池电子电阻可忽略不计。面电阻是电池中主要的电子电阻,并占整个欧姆电阻的8%。(3)通过实验模拟分析阴极CL产生的水穿过GDL材料到达气体流道的路径和阻力。水的传输路径分为横向传输(在GDL与CL之间的界面传输)和纵向传输(在GDL中的大孔径中传输)。在纵向传输过程中,GDL中最大孔中的小孔径是限制水渗透的主要阻力。当水头压力足够大时,水才能进入并且穿过这些限制孔径。水在这些孔中流动时所需压力要小于水初始穿透这些孔所需压力。当GDL的压缩率小于20%,液态水在界面处的横向传输阻力小于液态水穿透GDL的阻力。(4)考察在不同的雷洛数和GDL压缩率下,水在带有弯道的单流道中的流动特性。气体能够从脊岸下的GDL中旁通到流道下游部分,同时也能从小水柱下的GDL中传输。根据实验结果,GDL中的水出口与流道弯道之间的距离d与对应的气体流量比应大于13%。在一个壁面为疏水性的多孔GDL材料,另叁个为亲水性的亚克力壁面的矩形流道中,小水柱的形态为倒梯形。增加GDL压缩率有利于水的排出。与圆弧型弯道相比,残余液滴更容易挂在直角弯道处。在不同雷洛数下,流道中水的流动形态分为小水柱流动,液滴受挤压流动,拉长与收缩式移动,振动移动以及小液滴移动。(5)通过实验分析受压缩的GDL对气体旁通以及小水柱在平行流道中流动的影响。小水柱堵塞气体流道的横截面使得气体从小水柱下的GDL中流通或者从脊岸下的GDL中流通。气体在流道之间流通使得平行流道中的小水柱出现同步移动现象。气体在GDL中流通依赖于GDL的渗透率,而GDL渗透率是通过燃料电池组装时对GDL的压缩量决定的。分析了在一壁面为压缩GDL的平行流道中小水柱和气体旁通的流动特性。平行流道下的GDL通过脊岸受到压缩与燃料电池中BPP压缩GDL一致。根据实验结果,建立了气体在流道和GDL中的流动物理模型。此模型显示气体在相邻流道下的GDL中流通引起小水柱同步移动。通过设置实验程序,通过小水柱的体积和其越过相邻流道中的障碍水柱的距离可以确定流道下GDL的渗透率以及脊岸下GDL的渗透率。(本文来源于《武汉理工大学》期刊2014-03-01)

水传输行为论文开题报告

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

质子交换膜燃料电池(PEMFC)是适用于汽车,备用电源和便携式电源的能量转换装置。膜电极组件(membrane electrode assembly, MEA)是PEM燃料电池中关键部件之一,包含CL(CL),质子交换膜(PEM),GDL(GDL),边框及密封部件。影响PEM燃料电池得到广泛应用的一个工程挑战就是膜电极装配及其引起的水传输问题。本论文通过模拟和实验从机理上对这一问题进行分析讨论。(1)通过有限元模型首次分析了MEA中的边框材料,结构以及接触行为在组装过程对膜的应力影响。在膜与边框交界区域存在严重的应力分布不均。相比于齐边框组装,台阶式边框结合粘贴绑定接触行为组装时在膜上的应力分布更加均匀些。对于台阶式边框,边框材料不再是影响应力分布不均的主要因素;对于齐边框组装,为使膜上的应力分布均匀化,边框材料的机械特性应与膜相似。(2)运用多电极探针法区分出CL,GDL和BPP的体电阻(bulk resistances)和面电阻(contact resistances)。比较了碳CL,碳纸和碳布GDL材料和微孔层(MPL)的电阻。碳CL电阻是碳纸GDL体电阻的100倍以上。碳纸的体电阻和面电阻是碳布GDL的一半。对GDL进行压缩能够降低GDL面电阻,但是对体电阻基本无影响。对GDL进行疏水处理增加了面电阻,但是体电阻几乎无变化。MPL的添加能够显着减小面电阻,但是对体电阻基本无影响。根据实验建立了一个等效回路模型,并显示当流道宽度小于1mm时,电池电子电阻可忽略不计。面电阻是电池中主要的电子电阻,并占整个欧姆电阻的8%。(3)通过实验模拟分析阴极CL产生的水穿过GDL材料到达气体流道的路径和阻力。水的传输路径分为横向传输(在GDL与CL之间的界面传输)和纵向传输(在GDL中的大孔径中传输)。在纵向传输过程中,GDL中最大孔中的小孔径是限制水渗透的主要阻力。当水头压力足够大时,水才能进入并且穿过这些限制孔径。水在这些孔中流动时所需压力要小于水初始穿透这些孔所需压力。当GDL的压缩率小于20%,液态水在界面处的横向传输阻力小于液态水穿透GDL的阻力。(4)考察在不同的雷洛数和GDL压缩率下,水在带有弯道的单流道中的流动特性。气体能够从脊岸下的GDL中旁通到流道下游部分,同时也能从小水柱下的GDL中传输。根据实验结果,GDL中的水出口与流道弯道之间的距离d与对应的气体流量比应大于13%。在一个壁面为疏水性的多孔GDL材料,另叁个为亲水性的亚克力壁面的矩形流道中,小水柱的形态为倒梯形。增加GDL压缩率有利于水的排出。与圆弧型弯道相比,残余液滴更容易挂在直角弯道处。在不同雷洛数下,流道中水的流动形态分为小水柱流动,液滴受挤压流动,拉长与收缩式移动,振动移动以及小液滴移动。(5)通过实验分析受压缩的GDL对气体旁通以及小水柱在平行流道中流动的影响。小水柱堵塞气体流道的横截面使得气体从小水柱下的GDL中流通或者从脊岸下的GDL中流通。气体在流道之间流通使得平行流道中的小水柱出现同步移动现象。气体在GDL中流通依赖于GDL的渗透率,而GDL渗透率是通过燃料电池组装时对GDL的压缩量决定的。分析了在一壁面为压缩GDL的平行流道中小水柱和气体旁通的流动特性。平行流道下的GDL通过脊岸受到压缩与燃料电池中BPP压缩GDL一致。根据实验结果,建立了气体在流道和GDL中的流动物理模型。此模型显示气体在相邻流道下的GDL中流通引起小水柱同步移动。通过设置实验程序,通过小水柱的体积和其越过相邻流道中的障碍水柱的距离可以确定流道下GDL的渗透率以及脊岸下GDL的渗透率。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

水传输行为论文参考文献

[1].周晶.沥青砂浆中气态水传输行为研究[D].哈尔滨工业大学.2018

[2].叶东浩.膜电极压缩引起的燃料电池内部应力、内阻及水传输行为研究[D].武汉理工大学.2014

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