不同水容积的车载储氢气瓶快充温升研究

高压气态储氢是氢能汽车的主流技术解决方案,氢能汽车加氢操作时间应与燃油车加油操作时间相近.但快充过程伴有较高温升,这将诱发环氧树脂剥离、碳纤维失效及气瓶欠充装等问题,故应准确预测温升并给定可靠的加注策略.因此需要关注不同水容积的储氢气瓶,揭示氢气、复合层压板的温升演化,并给定高精度、宽适用范围的温升预测公式.     

车载复合材料高压储氢气瓶快速充装温升控制数值模拟研究

针对碳纤维增强复合材料气瓶的快速充氢过程,建立了70 MPa储氢气瓶快速充装数值模型,研究了不同充装参数对瓶内氢气温升的影响规律,探讨了温升的控制策略,提出了温升的控制方法.结果表明:气瓶快充温升主要由充装时间、气瓶初始压力以及初始温度决定,初始充装压力增大对降低温升有显著影响;初始充装压力和初始温度与温升近似呈线性关...     

复合材料气瓶内加热固化成型方法及数值模拟研究

采用有限元方法对由玻璃纤维增强环氧树脂复合材料和金属内衬组成的复合材料气瓶内固化成型工艺进行研究,利用ANSYS仿真软件开发了复合材料气瓶内固化过程的仿真程序,实现复合气瓶固化过程温度和固化度变化规律的数值模拟研究。结果表明,数值模拟与实际实验数据较吻合,算法准确有效;复合材料气瓶固化时的温度是由复合材料内层至外层逐渐传递的,固化时的峰值温度由内向外逐渐提高,气瓶也是逐层固化的,而且固化时间是由内向外逐渐变短。根据模拟结果分析了金属内衬材质、环境温度和复合材料厚度对温度和固化度变化规律的影响。结果表明,环境温度越高,固化时达到峰值温度的时间越早且峰值温度越低,开始固化的时间越早;复合材料越厚,达到峰值温度的时间越晚且峰值温度越高,开始固化的时间越晚;金属内衬材质对薄壁内衬的复合材料气瓶影响微小。     

氢气快充温升控制装置数值设计

高压氢气从储氢罐到氢气瓶的加注过程中存在一定的温升．从安全角度出发,本文建立了高压氢气快充温升控制设计模型,基于模型对氢气快充温升控制装置进行了数值分析,并提出了氢气快充温升控制装置的数值设计方法。研究结果可以为加氢站等对于初始温度有要求场合的设计提供参考。     

长管拖车用大容积环缠绕复合材料气瓶充气及冷却过程温度变化的数值模拟研究

建立了压缩天然气车(CNGV)用大容积环缠绕复合材料气瓶的充气温升数值模型,通过计算流体力学软件Fluent17.1进行数值仿真,模拟1800 s充满20 MPa、2500 L的CNG气瓶的填充过程以及5400s的静态冷却过程。详细介绍了该有限元模型的设置过程,重点分析了气瓶内气体流向、温度分布,以及充气及冷却过程的壁面温度状况,模拟结果表明,大容积气瓶的高温区域集中在瓶尾,该工况下的充气不会使气瓶壁面温度超过许用温度。     

RTM充模过程的数值模拟

本文首先建立了ＲＴＭ充模过程的二维数学模型。然后选用控制体积有限元法（ＦＥＭ／ＣＶ）确定了模拟ＲＴＭ充模过程的数值计算方法，最后进行了对恒流量充模过程的模拟计算，并通过将计算结果与Ｗ．Ｂ．Ｙｏｕｎｇ的试验结果比较验证了数学模型和数值方法的正确性。     

复合材料高压储氢气瓶快速充放氢过程中的温度效应研究

氢能的利用离不开氢的储运这个关键环节,高压储运是目前氢气储运的主要方式。高压快速充放氢会发生温度快速升高和降低问题,从而影响储运设备的使用寿命。主要研究了车载复合材料高压气瓶在快速充放氢过程中的温度效应,并对温升后的充氢量进行了计算。为了确保复合材料气瓶的温升在100℃以下,经过大量试验确定了温升不超过复合材料气瓶允许温度的快速充氢方式。     

复合材料压缩天然气(CNG)气瓶应用研究(上)

本文对国外复合材料的压缩天然气气瓶的应用与发展进行了较系统的研究与综述。     

复合材料天然气气瓶预紧压力的研究

本文针对铝内衬全缠绕复合材料天然气气瓶,应用ALGOR FEAS有限元分析系统进行了气瓶材料的弹塑性历程分析,设计了气瓶的预紧压力。采用轴对称的应力－应变关系对气瓶金属内衬、复合材料进行了应力分析,确定了气瓶的应力分布状态。研究表明,通过预紧压力设计,降低了铝内衬工作状态下的最大拉应力,实现了提高复合材料气瓶疲劳寿命的目的。     

复合材料压缩天然气(CNG)气瓶应用研究(下)

５美国“ＣＮＧ车辆燃料罐的基本要 求”国家标准简介 美国国标规定的４种材质的气瓶为 ＮＢＶ２－１金属 ＮＧＶ２．２金属内衬,环向纤维缠绕 ＮＧＶ２－３金属内衬,整体纤维缠绕 ＮＧＶ２．４非金属内衬,整体纤维缠绕 容量：水容量不超过１０００Ｌ 工作压力：至少１６．５ＭＰａ 不超过３０ＭＰａ 材料设计温度：所有结构材料都能在－４０℃至８２Ｔ温度范围工作。 增强材料：Ｅ、Ｓ级玻纤、芳族聚酸胺纤维或碳纤维。 树脂系统：环氧、改性环氧、聚酯、乙烯基酯或热塑性塑料,取复合材料缠绕件试验并经２４小时水煮,而且应具有最低１…     

基于FLUENT的天然气水合物温度场数值模拟

分析了天然气水合物注蒸汽开采机理,建立了注蒸汽开采天然气水合物数学物理模型,通过数值模拟,对注汽温度、作用时间两个参数进行研究,获得天然气水合物的温度场变化情况。模拟结果表明:当作用时间和注汽温度两个参数同时增加时,他们是相互促进的关系。作用时间增长有利于热量渗入天然气水合物孔隙和天然气水合物表面;注汽温度增大促进了温度场的扩展。故同时增大作用时间和温度对开采天然气水合物是有利的。     

架空天然气管道泄漏数值模拟

以计算流体力学软件为基础,利用组分输运模型,建立了天然气泄漏扩散控制方程,对高含硫架空天然气管道泄漏数值模拟,研究稳态泄漏和非稳态泄漏两种情况。分析了风速、重力、泄漏量、工况、输送压力等因素对天然气泄漏后扩散过程的影响,得到了硫化氢在不同工况下的扩散规律及安全区域云图。结合模拟结果,分析了高含硫天然气的泄漏扩散规律,得到了不同风速条件对架空天然气管道泄漏的影响,且其模拟结果可以为石油天然气行业制定相关应急预案及制定安全规章提供指导意义。     

天然气管道末端储气量动态模拟

考虑城市用气变化规律,长输气管道末段实际经历的是一种终点流量不断变化的慢瞬变流动。通过引入线性化系数将非线性的瞬变流动方程组线性化,再利用有限差分法和追赶法进行求解。对天然气管道末端储气问题进行了研究,并通过实例对研究结果进行了分析。     

天然气冲天炉过热段的数值模拟研究

本文以一种4t/h的天然气冲天炉过热段(耐火球层)为研究对象,建立了过热段的物理模型和数学模型。利用CFD软件Fluent并且添加铁液的用户自定义标量方程,分别模拟研究了在不同的耐火球直径和过热段高度下铁液和炉气温度分布,为以后该类型冲天炉过热段研究提供了理论依据。     

埋地天然气管道泄漏扩散数值模拟

针对埋地天然气管道穿孔泄漏扩散问题,结合有限容积法,利用Gambit2.4建立了天然气管道不同泄漏口径和不同环境温度的CFD仿真模型,利用Fluent6.3分别对不同泄漏口直径(6.35、25.4、101.6 mm)和不同环境温度(0、10、30℃)泄漏工况下,气体在土壤中和空气中扩散规律进行了数值模拟。研究结果表明,随着泄漏口直径增加天然气危害范围逐渐增大,关闭泄漏管段两端阀门以后,气体扩散危害范围逐渐变小;随着环境温度的升高气体危害范围在竖直方向上有明显增加,在地面处危险区域也增加。研究结果为城市埋地天然气管道泄漏事故现场人员疏散及安全抢修提供了理论依据。     

天然气管道不稳定流动数值模拟计算

为了充分认识下游调压阀喘振对上游管道影响规律,文章以济渡站—河舒站天然气输送管道为研究实例,根据天然气管道流动基本方程,建立天然气管道动态仿真数学模型,采用特征线法模拟计算天然气管道不稳定流动。分析下游调压阀喘振引起上游管道内沿线压力、流量变化规律,对比模拟计算结果与现场实验结果。模拟计算结果与实验结果最大相对误差为2%,充分验证了运用特征线法模拟计算天然气管道不稳定流动的正确性和实用性。     

针对加油站加油区火灾爆炸事故安全范围的数值模拟研究

我国是石油消耗大国,加油站数量众多.大量的汽油及柴油存储在加油站,由于日常不完善的安全管理,加油站的输油管道、储罐和加油机等机械设施受环境等因素的影响,可能造成严重的安全隐患,给周围带来污染,甚至造成火灾爆炸事故.因此对于加油站的火灾爆炸模拟研究十分必要,本文以分析爆炸事故的伤害范围为出发点,从理论计算及数值模拟俩方面...     

埋地天然气管道泄漏爆炸区域数值模拟

针对埋地天然气管道的特点,在多孔介质条件下,分析埋地管道受到土壤条件和地面上障碍物的影响,建立埋地天然气管道持续泄漏模型,运用有限容积法,进行数值模拟。分析了障碍物在泄漏口右侧土壤层中和在地面上时,对爆炸区域的影响,得出障碍物对气体的扩散具有阻碍作用,使气体在障碍物相对来源方向聚集,并且爆炸区域在相对来源方向扩大。土壤层障碍物可完全阻碍天然气向土壤右侧扩散,使气体大量聚集在障碍物左侧,左侧爆炸区域不断扩大;由于多孔介质存在,使气体透过多孔介质绕过地面上障碍物扩散,对气体扩散影响相对较小;土壤层存在障碍物时对甲烷爆炸范围影响较大。     

坡面天然气管道泄漏扩散数值模拟

利用CFD仿真软件对坡面天然气泄漏扩散过程进行了数值模拟,分析了泄漏扩散过程,风速及泄漏倾角对泄漏扩散的影响。研究结果表明,泄漏1 s内,甲烷主要集中在坡面附近;泄漏5 s时,甲烷已经扩散到整个区域,且浓度爆炸下限最高达到7.81 m,在地表及坡面形成了涡流;随着泄漏倾角的增加,危险区域逐渐增大;泄漏倾角为15°时,风速影响较小,泄漏倾角为10°时,风速影响较大,泄漏气体主要沿地表扩散;为天然气安全输送及紧急预案的制定提供一定的理论依据。