高壓氫氣泄漏自燃現(xiàn)象的模擬.pdf

1、高壓氫氣泄漏自燃現(xiàn)象的模擬重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：周理指導教師：茍小龍教授專業(yè)：動力工程及工程熱物理學科門類：工學重慶大學動力工程學院二O一四年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要在全球能源短缺，環(huán)境污染問題日益嚴峻的大背景下，積極開發(fā)新能源已經成為世界各國的共識。我國作為一個煤炭生成和消耗的大國，新能源的開發(fā)對于我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略具有舉足輕重的意義。在眾多新型能源中，氫氣由于其高效、無污染等特點而得到了世界各國的

2、廣泛關注。氫氣的儲存技術在氫氣的生產、運輸以及使用等環(huán)節(jié)中都占據(jù)著至關重要的作用。高壓儲氫已被證明是一種經濟效益最好的儲氫方式之一，但是高壓氫氣泄漏自燃問題一直以來都是氫氣能源推廣中的極大安全隱患。高壓氫氣泄漏自燃現(xiàn)象作為一個十分復雜的物理和化學過程，目前人類對于其規(guī)律的認識仍然非常有限。在該背景下，本文進行了如下研究工作并取得了相關成果：圍繞著高壓氫氣泄漏自燃現(xiàn)象展開研究，以激波管內氫氣的水平射流作為研究對象，利用開源CFD計算程序包

3、OpenFOAM對激波管內的高壓氫氣泄漏自燃現(xiàn)象進行了數(shù)值模擬?；谟邢摅w積法，對時間的微分格式采用歐拉離散，而對梯度格式，散度格式以及拉普拉斯算子均采用高斯線性插值離散方法，并通過交錯網(wǎng)格技術和PISO算法模擬了湍流場中的壓力場與速度場的耦合。通過以上方法對激波管內的高壓氫氣泄漏自燃現(xiàn)象進行了詳細的數(shù)值模擬，并將模擬結果與實驗數(shù)據(jù)進行了對比和分析，證明了模擬結果的正確性。本文對氫氣在不同初始工況、不同結構條件、以及二甲醚不同摻入量下的

4、泄漏自燃特性進行了模擬和分析。研究結果表明：氫氣的初始壓力和初始溫度的增長都會極大的提高管道內形成的激波的溫度，從而促進混合氣體的燃燒過程；下游管道的直徑減小則會加劇管道內激波的聚集和反射，從而促進混合氣體的燃燒，但是過小的管徑也會使得混合氣體量過少，從而減弱燃燒；管道長度的增加會有利于氫氣和空氣的混合，從而促進燃燒，但是過長的管道長度也會使得擴散的氫氣帶走過多的熱量，從而減弱氣體燃燒；如果在氫氣摻入二甲醚氣體，則混合氣體的燃燒會呈現(xiàn)先