摘要:为解决高海拔施工隧道出渣过程的排气排放物污染，改善通风排污效果，基于海拔环境参数变化和紊流扩散理论，构建了高海拔隧道气体扩散模型. 以海拔3 200 m的川藏铁路某隧道为研究背景，对洞内的环境参数和CO分布进行测定，利用SolidWorks和ANSYS建立施工隧道掌子面出渣模型，采用Fluent中的组分输运方程，对不同海拔高度的有害气体运移规律和质量分数分布进行动态模拟. 结果表明，隧道中内燃机械作业时，在靠近工作面迎头位置，CO分布不均匀，极差值较大. 在靠近隧道出口方向，CO分布逐渐趋于平稳. CO质量分数随海拔的升高而增加，而CO质量浓度却呈相反的变化趋势. 从0 m到6 km，CO质量分数上升了96%；由于环境参数变化对CO质量浓度影响的权重大于CO排放量，导致CO质量浓度下降了18%. 在保证隧道内CO质量分数不变的条件下，需风量随海拔高度呈非线性增加. 根据得到的需风量计算模型，在海拔3 200 m时，需风量约为4.95 m3/（kW·min）.

摘要:为避免电池“水淹”，PEM燃料电池发生电化学反应产生的多余水必须及时排出. 基于阴极催化层(CL)与气体扩散层(GDL)之间极易发生的“水淹”特点，建立实验模型，分析阴极催化层产生的水穿透碳纸气体扩散层材料到达气体流道的路径与阻力. 在纵向传输过程中，GDL中最大孔中的最小孔径是限制水渗透的主要阻力. 只有当水头压力足够大时，水才能进入并且穿过这些限制孔径的孔到达GDL材料表面. 对于碳纸GDL材料，水在这些孔中流动时所需压力(~1 kPa)显著小于水初始穿透这些孔所需压力(~6 kPa). 增加微孔层(MPL)会明显增加液态水的穿透阻力，MPL层中不同Teflon含量对水渗透压力影响不大. 对碳纸GDL材料设置引导孔能显著降低液态水的渗透压力，有助于提升燃料电池中的水管理能力.