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基于流量计法的燃料电池汽车氢气消耗量检测方法研究
| 论文题名： | 基于流量计法的燃料电池汽车氢气消耗量检测方法研究 |
| 关键词： | 燃料电池汽车;氢气消耗量;流量计法;检测精度 |
| 摘要： | 燃料电池汽车已成为解决全球环境与能源问题的理想方案之一，氢气消耗量的准确测量成为其研究、开发和示范运行迫切需要解决的问题。目前氢气消耗量检测的主要方法有质量法、温度压力法和流量计法。流量计法与质量法和温度压力法相比，能进行瞬态氢气消耗量的测量，而且可由试验台的应用扩展到实际燃料电池车的氢气消耗量检测中。因此，流量计法的研究具有更大的实用价值，但是现有的研究表明，流量计法在瞬态测量和车用条件下误差较大。 课题调研和分析氢气消耗量检测流量计法发展现状，利用ANSYS-CFD平台对科氏流量计进行建模及仿真分析，得出不同介质对科氏流量计测量精度的影响。通过对各种流量标准装置的对比，确定了用音速喷嘴装置对质量流量计进行实流标定以提高其测量精度的方法。根据燃料电池汽车氢气消耗量检测流量计法的实际测试需求，确定了标定的氢气流量范围以及音速喷嘴装置的形式。 针对现有的音速喷嘴氢气流量计标定装置，分析测控系统需要的功能，完成硬件系统的设计和硬件的集成及调试，基于Labview集成环境开发音速喷嘴氢气流量计标定装置测控系统软件，并完成软硬件系统联调。 其次，确定音速喷嘴氢气流量计标定装置在实际应用中的数学计算模型，利用氢气的真实气体显式亥姆霍兹能量方程，用非线性二元牛顿迭代法计算得出氢气的实际气体临界流函数。对装置不确定度进行分析，根据试验需求分析对装置结构进行优化，用质量法对装置不确定度进行验证试验。对影响装置流量稳定性的因素进行分析，针对气源压力的影响，设计气瓶组排架，根据流量稳定性评估方法，进行流量稳定性试验。根据音速喷嘴标定质量流量计的标定原理，提出分段线性插值的标定方法。 最后，本文根据试验需求，确定了具体的试验流程，完成了试验前的准备工作。对试验过程中，两种质量流量计测量误差的来源进行理论分析和试验研究。在氮气及氢气环境下，分别对热式流量计和氢气流量计进行标定试验，并对试验结果进行分析。此外，用热式控制器模拟实际工况，进行氮气放气试验，对科氏流量计和热式流量计的动态测量精度进行验证，确定标定后科氏流量计和热式流量计的动态测量精度，为燃料电池汽车氢气消耗量检测流量计法提供参考依据。 |
| 作者： | 卢丹 |
| 专业： | 检测技术与自动化装置 |
| 导师： | 田颖 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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