疏水多孔介质与亲水结构相互作用下的两相流建模
流体动力学
2022-02-01 v1
摘要
在生物、环境和技术系统的广泛应用中，可观察到具有不同润湿行为的层状材料中的流体流动。因此，有必要理解层状组分界面处发生的流体输运机制。特别令人感兴趣的是聚合物电解质膜燃料电池(PEM FC)中的水输运。此处，有必要理解水在整个电池组分中的输运机制，尤其是在阴极侧，那里必须移除多余的水。这对于选择最佳操作条件并提高整体电池性能至关重要。气体扩散层(GDL)和气体分配器的孔隙尺度建模已成为研究其中过程的有利技术。研究疏水多孔GDL与亲水气体分配器之间的界面时，一个特殊挑战是界面处不同材料结构与润湿特性的组合及相互作用及其对流动的影响。本文提出了一种建模方法，可捕捉亲水域对两域界面处疏水多孔域中流动的影响。所开发概念以孔隙网络模型为基础，并对其进行扩展以允许对界面处的混合润湿相互作用进行建模。该模型的功能通过具有一个和多个界面孔的基本示例构型进行了演示，并被应用于与通道-脊结构气体分配器接触的逼真GDL表征。
引用
@article{arxiv.2201.13131,
title = {Modeling of two phase flow in a hydrophobic porous medium interacting with a hydrophilic structure},
author = {Cynthia Michalkowski and Kilian Weishaupt and Veronika Schleper and Rainer Helmig},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.13131},
year = {2022}
}
备注
20 pages, 25 figures