燃料電池電動(dòng)汽車氫擴(kuò)散模擬的實(shí)用方法研究

研究了仿真加壓氫氣從一個(gè)小口高速擴(kuò)散泄漏，以復(fù)雜形狀進(jìn)入燃料電池電動(dòng)汽車的時(shí)間計(jì)算。但這種模擬方法存在一個(gè)計(jì)算量大的問題，因此計(jì)算時(shí)間延長(zhǎng)。為了解決此問題，采用一種3部分分割方法來減少計(jì)算時(shí)間。在該方法中，計(jì)算區(qū)域分成3部分。①在靠近氫氣出口計(jì)算該區(qū)域可壓縮流體流量計(jì)；②采用穩(wěn)態(tài)不可壓縮流的計(jì)算方法，其中所述氫氣流差和其流率在第一部分周圍的空間下降，使用第一部分結(jié)果作為邊界條件；③所有剩余計(jì)算區(qū)域進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)不可壓縮流計(jì)算，使用第二部分的結(jié)果作為邊界條件。這3部分分割方法用來模擬電池電動(dòng)車輛氫氣罐中氫燃料的擴(kuò)散。使用該方法，有可能在30s內(nèi)計(jì)算出氫的行為。此外，在計(jì)算值和試驗(yàn)值之間具有良好的定量匹配。

燃料電池電動(dòng)汽車作為期望很高的一種技術(shù)，能減少CO2的排放量，從而有望能夠解決全球氣候變暖問題，同時(shí)為傳統(tǒng)汽車用戶提供方便。保證這些車輛氫氣作為燃料的安全性，對(duì)于其在市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用是必不可少的。氫氣是無色無味的，氫傳感器用于檢測(cè)氫氣的泄漏。為了實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)，僅使用一個(gè)小的氫泄漏傳感器，有必要了解泄漏氫氣的流動(dòng)性質(zhì)，然后將其安裝在最合適的位置。采用適合的傳感器在實(shí)際車輛進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)氫氣的流向進(jìn)行了研究。鑒于此，需要為期幾個(gè)月的試驗(yàn)實(shí)現(xiàn)傳感器的最終定位，如圖1所示。

MitsunoriMatsumotoetal. SAE 2012-01-1231.

編譯：齊建華