随着载人航天工程的快速发展,载人航天器的性能变得至关重要。SPE电解电池为载人航天器的重要组件,其工作性能直接关乎到整个载人航天器的安全。为了保障SPE电解电池在载人航天器中安全运行,需要考察重力对其工作性能的影响。　　 本文采用相似化原理设计了透明的模型SPE电解电池,建立了电解电池开式与闭式实验系统,利用可视化技术对不同安装方位下SPE电解电池阴极流道内两相流动以及安装方位对电池性能的影响进行了研究;同时,为了揭示电解电池阴极流道内水的分布,采用商业化软件Fluent对电解电池阴极流道内的单相流动进行了模拟。　　 本文的主要工作与结论如下:　　 1.随着实验时间的推移,实验系统中供水流量变化不大,电解电流强度与供水的温度基本不发生变化,电解电池两端电压整体变化一致,实验系统能够满足长时间实验测试的需要。　　 2.电解电池的电性能基本不受供水流量的影响,甚至静水条件下,电解电池同样能够稳定工作达十数分钟。这导致落塔短时微重力实验不适于用来检测电解电池内部两相流动及其电性能的重力效应。　　 3.安装方位的变化,即重力作用方向的变化,影响气泡在流道内的分布状况,但对电解电池的电性能基本没有影响,显示所采用的电解电流处于非浓差极化区,传质的影响较小。对于每种安装方位,随着电解电流的增大,流道内气泡数量增多,尺寸变大。　　 4.分别对电解电池阴极流道建立了二维与三维模型,对电解电池阴极流道内的单相流动进行了数值模拟,并研究了两种形式流道对流道内流动特性的影响,结果表明:电解电池阴极流道内部的流动可近似看作二维平面流动,岛状障碍物斜放形式的流道比岛状障碍物正放形式的流道有利于水的均匀分布。