氢燃料电池因其能量转换效率高、零污染以及良好的稳定性等特点,被认为给传统的交通运输行业所造成的能源危机及环境污染等问题,提供了可期的技术解决方案,其中质子交换膜燃料电池（Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell,PEMFC）作为一种清洁、高效的发电装置得到快速地发展及推广应用,被认为是不可再生能源的最佳替代品之一。而环境振动对PEMFC的影响则被相关文献认为是不可忽略的,船舶工作时的环境振动强度远大于道路振动的强度。因此,实现船用PEMFC的商业化需对PEMFC在船舶振动影响下的输出规律进行研究。本文基于计算流体力学方法,建立了一种船舶振动影响下的单流道宏观三维PEMFC计算模型。并通过该模型,计算了不同船舶振动强度对PEMFC造成的影响,揭示了船舶振动影响下,PEMFC内部传质的变化机制;得出了PEMFC内部传质随振动时间的变化规律以及其对外输出特征,最后提出了一种快速预测振动条件下PEMFC对外输出特征的方法。具体研究内容如下:1.本文以实际船舶振动试验为主要依据,结合流体动力学模型、电化学模型、以及电池极化模型,提出了基于典型燃料电池流体力学模块下的船舶振动PEMFC计算模型。通过计算流体软件（FLUENT）中的PEMFC模块,结合动网格技术（Dynamic mesh）实现船舶振动荷载在三维PEMFC模型中的加载。2.通过船舶振动影响下的三维PEMFC计算模型,对不同振动条件下的PEMFC性能进行模拟仿真。得出了船舶振动影响下PEMFC内部传质机制以及其内部传质随振动时间的变化规律特征。结果表明:船体振动会极大的影响PEMFC内部的气体扩散,使得PEMFC内出现饥饿现象,这一现象随振动荷载的增大而加剧,甚至会导致电池反极;与此同时,电池输出电压也随振动荷载的增大而降低,直到无法对外输出。因此,PEMFC在船舶振动荷载影响下对外表现不同的输出模式。3.根据船舶振动不同强度激励下PEMFC的输出形式,采用最小二乘法定量建立了PEMFC性能特征和船舶振动参数的快速预测方法。当振动载荷较弱时,PEMFC对外可连续输出,此时以输出电压均值为特征量,仿真结果与快速预测的结果误差小于5%;而振动激励较高时,PEMFC无法对外持续输出,此时以截止计算时间为特征量,仿真误差与快速预测误差小于10%。通过快速预测的方法,可以建立PEMFC性能与船舶振动参数之间的关系,从而为船舶PEMFC控制提供理论依据,使PEMFC作为船舶动力装置成为现实。