一种大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法技术

本发明专利技术公开了一种大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，包括以下步骤：步骤1、建立大型流体换热式固态储氢容器的结构模型；步骤2、对所述固态储氢容器放氢过程的参数进行设定；步骤3、对步骤1的所述结构模型划分网格；步骤4、建立所述固态储氢容器放氢过程的数学模型；步骤5、对所述固态储氢容器放氢过程进行瞬态计算；步骤6、获得计算结果。本发明专利技术提供可以动态地反映换热流体流经储氢材料床体后的温度变化情况，实现流体温度与储氢材料床体温度、反应分数的全耦合建模，大幅减少计算时间，降低计算成本，提高设计效率。提高设计效率。提高设计效率。

【技术实现步骤摘要】
一种大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法


[0001]本专利技术涉及固态储氢
，尤其涉及一种大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法。

技术介绍

[0002]固态储氢技术是通过容器内固态储氢材料与氢气进行反应而实现的氢气存储方式，但是反应引起的反应热会导致容器内部温度场不均匀，从而导致放氢反应的减慢甚至停止。目前，解决该问题的有效方法之一是在容器内部铺设换热流体管道，从而对容器内部的温度场进行调控。使用数学模型对容器内部材料的温度场、反应分数分布场以及流体管道的温度场进行仿真计算是进行储氢容器内流体管道设计的有效手段之一。
[0003]目前，对小型流体换热式固态储氢容器的放氢过程仿真分析研究较多，现有技术中对流体换热式储氢容器的建模主要分为两种方式，一种是忽略流体部分，通过换热系数表示流体与储氢容器的热交换；另一种是直接对流体部分进行完整的建模，通过完整计算流体的流动过程，进一步计算流体与储氢容器的热交换。
[0004]然而，对于大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的数值模型仿真方法尚不多见。上述两种方法中，第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括以下步骤：步骤1、建立大型流体换热式固态储氢容器的结构模型；步骤2、对所述固态储氢容器放氢过程的参数进行设定；步骤3、对步骤1的所述结构模型划分网格；步骤4、建立所述固态储氢容器放氢过程的数学模型；步骤5、对所述固态储氢容器放氢过程进行瞬态计算；步骤6、获得计算结果。2.如权利要求1所述的大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤1的结构模型包括：储氢容器壳体、固态储氢材料床体的三维结构模型，换热流体管道的一维结构模型。3.如权利要求2所述的大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤2的参数包括：所述固态储氢材料床体、所述储氢容器壳体、所述换热流体的初始温度，所述固态储氢容器内的初始压强，所述固态储氢材料的初始反应分数、含氢量，所述储氢容器壳体、固态储氢材料、氢气的物化性质，所述换热流体入口温度、流体流速、流体压强，氢气出口压强，孔隙率。4.如权利要求3所述的大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，其特征在于，所述步骤4的数学模型中，将所述换热流体管道中的流体传热和流动过程简化为一维非等温管道流，并将一维非等温管道流的能量守恒方程与所述储氢容器壳体和所述固态储氢材料床体的能量守恒方程、质量守恒方程、动量守恒方程、放氢反应的热力学方程、动力学方程进行耦合。5.如权利要求4所述的大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，其特征在于，使用内部膜阻近似流体边界层对温度传递的影响，简化所述换热流体管道内流体流动的建模。6.如权利要求5所述的大型流体换热式固态储氢容器放氢过程的仿真方法，其特征在于，所述一维非等温管道流的能量守恒方程为：式中，ρ是流体密度，A是流体管路横截面面积，C
p
是流体热容，T是温度，是流场矢量，k是流体热导率，Q是内热源，f
D
为摩擦因子，d

【专利技术属性】
技术研发人员：邹建新，尹成龙，林羲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：