液态金属电池中瑞利-贝纳尔对流与电涡流耦合建模
流体动力学
2021-05-27 v2
摘要
液态金属电池（LMBs）是一种前景广阔的电网级储能技术，具有每千瓦时成本低、能量与电流密度高以及衰减率低的优点。电池的全液态组成，以及温度梯度与电、磁场的存在，导致了多种流体现象的发生。这些现象会影响电池的流体动力学稳定性，因而理解它们之间的相互作用至关重要。本工作研究了瑞利-贝纳尔对流（Rayleigh-Bénard convection）与电涡流（Electro-vortex flow）的相互作用，因为从实验室规模到电网规模的液态金属电池中都将存在这类流动。本文对单层电极进行了模拟，并将计算结果与文献中的实验数据进行了比较。研究发现，液态金属电极中的瑞利-贝纳尔对流是非定常的。引入 2 A 电流可稳定对流胞，而引入 40 A 电流则导致电涡流在电极中心区域占主导。本工作的结果比先前发表的模型更贴近实验数据，从而揭示了放电态液态金属电池阳极中瑞利-贝纳尔对流与电涡流之间的相互作用。
引用
@article{arxiv.2003.09094,
title = {Modelling Rayleigh-B\'enard convection coupled with electro-vortex flow in liquid metal batteries},
author = {Declan Finn Keogh and Victoria Timchenko and John Reizes and Chris Menictas},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.09094},
year = {2021}
}