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J-GLOBAL ID：200902265165708771   整理番号：09A0820618

格子ボルツマン法の工学問題への適用例(燃料電池拡散層や充填層内の流れ)

著者 (1件)： 松隈洋介 (東京工大)
資料名： 計算工学  (Journal of the Japan Society for Computational Engineering and Science)
巻： 14  号： 3  ページ： 2119-2122,2099(1)  発行年： 2009年07月31日 
JST資料番号： L5669A  ISSN： 1341-7622  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 充填層や不織布のように境界が数多く存在する場合に流体と固体壁面の相互作用を格子ボルツマン法(LBM)でモデル化すると,バウンスバック(BB)やハーフウエイBBでは解析精度が悪化する。本論文では,FilippovaとHanelの局面をモデル化する手法を改良したMei,Lou,Shyyによる手法(MLS法)を説明し,1)球形粒子充填層内の単相流解析,2)固体高分子型燃料電池(PEFC)の拡散層(GDL)としてカーボンペーパ内の二相流解析に適用した。1)では離散要素法を用いて粒子同士や粒子-充填層壁面との衝突などの移動挙動を模擬し,作成した充填層の境界にMLS法を用いて流動解析を行い,充填層の圧力損失の実験式による結果とほぼ一致することを確かめた。また,2)では模擬GDLを作成して壁面性状が液流動状態に及ぼす影響を検討し,PEFC発電に重要なガス拡散係数と含水率との関係を調べた。その結果,両者には強い非線形性があり,壁面が撥水性の場合には液水が細孔径の大きな孔から浸入し,小さな細孔のみからなるガス流路の屈曲度が増加して有効拡散係数が大幅に減少することが確かめられた。

シソーラス用語： *流動解析 ,  *拡散層 ,  *燃料電池 ,  二相流 ,  *数値解析 ,  発電 ,  固体高分子形燃料電池 ,  非線形性 ,  拡散係数 ,  含水量 ,  *格子Boltzmann法 ,  *離散要素法 ,  *解析
準シソーラス用語： PEFC【電池】 ,  PEFC発電 ,  含水率 ,  *燃料電池拡散層

分類 (3件)： 電磁流体力学  (BC05000Q) ,  燃料電池  (YB04040V) ,  数値計算  (JE02000J)

引用文献 (5件)：

• FILIPPOVA. Journal of Computational Physics. 1998, 147, 1, 219-228
• MEI, R. W. Journal of Computational Physics. 1999, 155, 2, 307-330
• EISFELD, B. Chemical Engineering Science. 2001, 56, 14, 4321-4329
• WAKAO, N. Chemical Engineering Science. 1979, 34, 3, 325-336
• WANG, S. 第44回日本伝熱シンポジウム講演論文集, 2007. 2007, C131

タイトルに関連する用語 (6件)： 格子ボルツマン法 ,  工学 ,  燃料電池 ,  拡散層 ,  充填層 ,  流れ