作为一种新型能源转换装置,固体氧化物燃料电池(SOFC)具有清洁、高效和燃料使用广泛等优点,已成为当前研发的热点。然而,由于其运行伴随着复杂的物理化学过程,如质量传输、热量传输、电流传输、电化学反应等,人们用实验方法难以全面分析SOFC内部的运行机理及传递过程。因此,采用数值方法对SOFC进行电化学及传递过程耦合分析具有重要的意义。以目前实际生产的某种平板式阳极支撑SOFC单电池为原型,按照其结构尺寸和材料参数建立了完整的多通道SOFC的三维稳态几何数学模型,并描述发生在多通道SOFC内的电化学反应,以及质量、动量、能量和电荷(电子和氧离子)等多物理场传递过程。通过商业CFD软件(Ansys/Fluent 14)以及自编UDF(user defined function)进行模拟计算,把计算结果与同条件下实测的实验数据进行对比,验证了模型的准确性和合理性。分析和讨论了电池内温度、气体成分和电流密度等物理量的分布规律以及通道内流速、流量的情况。进一步对比分析了三种不同流向结构(顺流、逆流和交叉流)以及温度和流量等因素对多通道SOFC内部传递过程和工作性能的影响。通过分析发现,相同操作条件下,顺流和逆流方式单电池的性能明显优于交叉流方式；逆流方式在燃料出口处温度梯度最大,造成很大的热应力,不利于电池的使用寿命；尽管每个通道进口具有完全相同的初始条件,但由于电化学反应的不均衡,使得气体温度、流速、流量和气体成分在各个通道内的分布不同；电流密度在SOFC内分布也不均衡,其极大值出现在阴极肋片和气体通道下方的位置,并且阴极侧的电流密度远远大于阳极侧,大的电流密度造成该处过电势和电阻热增大,不利于电池的性能和使用寿命；每个SOFC的单通道单元横截面的平均电流密度分布也不同,靠近中间的单元平均电流密度最大,边缘侧单元的最小；并且沿燃料流动方向,各截面的平均电流密度呈现出先增大后减小的分布规律,这是由温度和气体成分浓度的分布规律决定的；另外温度和流量对SOFC的工作性能和传递过程都有很大的影响。