立式放置Ⅳ型储氢气瓶火烧传热特性数值仿真

摘要

为提升氢能重型卡车在火灾工况下的安全性，本文针对立式放置的70 MPaⅣ型储氢气瓶开展了火烧条件下的传热特性数值仿真．建立了基于CFD的三维耦合传热模型，并在验证基础上对气瓶在火烧条件下的温度与压力演化规律进行仿真分析，系统探讨了放置方式、气瓶结构、充装介质及初始充装压力等因素的影响．结果表明：在相同火烧条件下，立式放置储氢气瓶因形成稳定的垂直自然对流，其温度和压力增长率分别较卧式高0.6%和0.5%，显著增加了其在长时间火烧下的失效风险；Ⅲ型气瓶内部介质的温度和压力增长率均高于Ⅳ型气瓶；充装氢气相较空气仅引起气瓶内温度升高1.75 K、压力升高0.09 MPa，影响较小；初始充装压力越低，气瓶内介质的温度增长幅度越大，压力增长幅度越小．研究结果可为储氢气瓶的火灾安全评估与结构优化设计提供理论支撑．

关键词

立式放置 / 储氢气瓶 / 火灾工况 / 传热特性 / CFD仿真

基金资助

河北省重点研发计划资助项目（22314401D）; 中国特种设备检测研究院二级学科科研团队（高压储氢装备测试与评价）资助项目（2021XKTD009）