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不同流道布置的平板式固体氧化物燃料电池蠕变损伤研究

作   者:
宋明马帅杜传胜蒋文春王炳英
作者机构:
中国石油大学(华东)材料与科学工程学院中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院中国石油大学(华东)新能源学院
关键词:
多物理场耦合蠕变损伤裂纹萌生不均匀温度场
期刊名称:
机械工程学报
i s s n:
0577-6686
年卷期:
2023 年 59 卷 010 期
页   码:
76-84
摘   要:
固体氧化物燃料电池(Solid oxide fuiel cell,SOFC)长期在高温下运行,蠕变不可避免,蠕变变形会导致损伤,产生裂纹,不同流道布置对平板式SOFC蠕变损伤会产生显著的影响.建立平板式SOFC多物理场模型,将COMSOL多物理场数值模型计算得到的不均匀温度场作为热载荷施加到ABAQUS模型中,再基于Wen-Tu蠕变延性耗竭模型开发了蠕变损伤子程序,研究平板式SOFC同流、逆流、交叉流道设计下的蠕变行为.结果表明,平板式SOFC在同流、逆流、交叉流道设计下分别运行19 800 h、24 000 h、78 500 h后达到蠕变损伤临界值,裂纹萌生均位于上连接体处;运行50 000 h后同流条件下出现两处裂纹,逆流条件下出现四处裂纹,交叉流道布置下未出现裂纹;采用交叉流道布置可最大化平板式SOFC工作寿命.结论可为实现长期、高效、稳定运行的平板式SOFC优化设计提供理论依据.
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