多模块燃料电池外部歧管集成设计及仿真研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

燃料电池作为一种高效、清洁的能量转换装置，在新能源汽车、便携式电源等领域具有广阔的应用前景。

为了满足更高的功率需求，通常将多个燃料电池电堆进行模块化集成，构建多模块燃料电池系统。

外部歧管作为多模块燃料电池系统的关键部件之一，其设计合理性直接影响到系统的输出性能、稳定性和寿命。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，国内外学者对燃料电池外部歧管的设计和优化进行了大量的研究，取得了一些成果，但仍存在一些挑战。

1. 国内研究现状

国内学者在燃料电池外部歧管方面开展了一系列研究，主要集中在歧管结构优化、流场设计和材料选用等方面。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本研究将针对多模块燃料电池系统外部歧管集成设计及仿真开展研究，主要内容包括：
1.多模块燃料电池系统需求分析：分析多模块燃料电池系统的工作原理、组成及性能需求，明确外部歧管的功能需求、关键性能指标及设计约束。

2.外部歧管集成设计方案：根据系统需求分析结果，进行外部歧管结构设计、材料选择与分析，并进行关键部件设计与选型，最终确定外部歧管的集成设计方案。

3.多模块燃料电池系统模型建立：建立燃料电池电堆模型、外部歧管流动与传热模型以及系统控制策略模型，为仿真分析提供基础。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法，逐步开展以下研究：
1.文献调研与需求分析：查阅国内外相关文献，了解多模块燃料电池系统和外部歧管的研究现状，分析系统需求，明确研究目标和内容。

2.外部歧管集成设计：基于需求分析结果，利用solidworks、catia等三维建模软件进行外部歧管的结构设计，并进行有限元分析，优化歧管结构参数，选择合适的材料，确定关键部件选型，最终形成完整的外部歧管集成设计方案。

3.多模块燃料电池系统模型建立：基于amesim、matlab/simulink等仿真软件，建立多模块燃料电池系统模型，包括燃料电池电堆模型、外部歧管流动与传热模型以及系统控制策略模型。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.集成化设计：针对多模块燃料电池系统，创新性地提出一种外部歧管集成设计方案，将多个功能模块集成到歧管结构中，简化系统结构，提高系统集成度。

2.多学科交叉：将流体力学、传热学、电化学和控制理论等多学科知识应用于外部歧管设计中，建立了多模块燃料电池系统多物理场耦合模型，实现了对系统性能的全面评估和优化。

3.仿真与实验相结合：采用数值模拟和实验验证相结合的方法，对外部歧管集成设计方案进行验证和优化，提高了研究结果的可靠性和实用性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1. 魏小林,马晓华,宋志伟,等.车用燃料电池发动机系统集成与控制策略研究进展[j].机械工程学报,2020,56(17):1-17.

2. 潘牧,衣宝廉,张凯.燃料电池发动机水热管理技术研究现状与展望[j].机械工程学报,2018,54(16):1-14.

3. 鲁雄,易树云,宋志伟,等.燃料电池汽车动力系统集成与控制技术研究综述[j].中国机械工程,2017,28(03):360-372.