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固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种极具应用前景的能量转化装置。因为SOFC的工作过程复杂，所以相对传统实验方法而言，数值模拟分析方法效率更高，成本更低，操控性更强，精确度更好，正逐渐被SOFC研究领域所广泛采用。传统的SOFC构建方式是将数十层电池单元串联成具有较大输出功率的SOFC大尺度电堆。然而，实践证明该方法存在缺陷。基于此，本论文阐明了采用模块化短堆方式发展SOFC发电系统的独特优势，并着重应用计算流体力学（CFD）的方法对特定结构的模块化平板式SOFC短堆内部气流分布路径进行了结构优化分析,以期为工程实践提供优化的模块化电堆构建参数。第1章首先简要介绍了目前全球所面临的能源危机和环境问题。其次，详细介绍了燃料电池的发展以及SOFC的相关理论。最后针对SOFC数值模拟的发展现状进行了简要综述。第2章首先简单列举了典型的SOFC电堆主要部件内部的流体输运模型。其次，重点针对平板式SOFC电堆多种结构设计方案进行了详细的总结分析。最后，大体介绍了CFD方法在SOFC电堆流场优化分析过程中的应用。第3章首先分析了采用模块化电堆来构建大功率SOFC发电系统的诸多独特优点。基于Julich研究中心设计的大尺度SOFC电堆结构方案，本章给出了在对流分布模式下的10层模块化SOFC短堆气道结构。最后，利用CFD对模块化短堆内气流主管道的构建位置、分布管理方案以及尺寸进行了系统的分析优化。第4章针对在对流和并流分布管理模式下，具有普遍实用性的20层模块化短电堆中的空气和燃料的流道结构进行了优化分析。其中，燃料和空气的主管道分布管理模式，主管道尺寸，单电池内部集管宽度是结构优化分析的重点。文中采用SOFC电堆流体分布均匀度指数Γ来表征流体在20层电池单元之间分布均匀情况,采用标准偏差因子σ c来评估每个单电池内部22个rib气道中流体的分布变化情况。第5章针对本文的主要工作内容进行了总结。