Modellierung und Simulation von Hochtemperatur ... - JuSER

KAPITEL 6. PORÖSER VOLUMEN-ANSATZAbbildung 6.8: Gerader Kanal mit poröser GDLTabelle 6.5: Kanalgeometrie und Randbedingungen im geraden Kanal-Modell mit GDLGröße /EigenschaftWertKanal-Länge 100 mmKanal-Breite1 mmKanal-Höhe1 mmGDL-Breite2 mmGDL-Dicke0.25 mmFluidLuftRe ref 100 / 200Temperatur300 KUm die Abhängigkeit von der Reynolds-Zahl auszuschließen, wurde die Simulation für zweiReynolds-Zahlen durchgeführt (Re = 100 und Re = 200). Für die erste Untersuchung wurdedie Permeabilität der GDL als isotrop angenommen und bei konstantem Massenstromvariiert (10 -14 m 2 ≤ K ≤ 10 -9 m 2 ). Diese Werte entsprechen typischen Werten aus derLiteratur [152]. Mit einer kleiner werdenden Permeabilität kann die GDL als undurchlässigangenommen werden, was einer konventionellen Kanalströmung näher kommt, bzw. eineanalytische Druckverlust-Berechnung erlaubt.Die Simulationsergebnisse in Abbildung 6.9 zeigen einen geringen Einfluss der GDL aufden Druckverlust in geraden Kanälen. Die größte Abweichung vom analytisch berechnetenDruckverlust beträgt ≈ 5 %. Darauf aufbauend wurden Simulationen mit orthotroperGDL-Permeabilität unternommen, bei denen sich die „In-Plane“- (parallel zu Ebene) und„Through-Plane“-Permeabilität (senkrecht zu Ebene) unterscheiden. Aufgrund laminarerStrömung wurden weitere Simulationen lediglich für die Reynolds-Zahl Re = 100 durchgeführt.In diesem Zusammenhang wurden für zwei „In-Plane“ -Permeabilitäten die „Through-Plane“-Werte variiert.Die Ergebnisse in Abbildung 6.10 zeigen ähnlich der isotropen GDL keine signifikanten Ein-66