基于拓扑优化的钒氧化还原液流电池新型流场设计
最优化与控制
2018-07-23 v1
摘要
本文提出了一种用于钒氧化还原液流电池（VRFBs）流场设计的三维拓扑优化方法。我们致力于通过拓扑优化为 VRFB 生成一种新颖的流场构型，拓扑优化作为一种基于数值优化的强大设计工具已引起关注。拓扑优化的一个吸引人之处在于，无需预设有前景的设计候选即可自动生成拓扑优化构型。在本文中，我们将拓扑优化问题表述为充电过程中负极电极表面浓度的最大化问题。该优化问题的目的是获得一种拓扑优化流场，从而改善 VRFB 中的传质效应。我们证明了通过数值研究可获得新颖的流场构型。为阐明拓扑优化流场的性能，我们通过与参考流场——平行流场和交错流场——以及拓扑优化流场进行比较，研究了传质效应。此外，我们讨论了在各种运行条件下考虑极化损失与泵送功率的功率损失。
引用
@article{arxiv.1807.07764,
title = {Novel flow field design for vanadium redox flow batteries via topology optimization},
author = {Chih-Hsiang Chen and Kentaro Yaji and Shintaro Yamasaki and Shohji Tsushima and Kikuo Fujita},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.07764},
year = {2018}
}