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车用金属储氢系统热仿真及热控制策略研究
| 论文题名： | 车用金属储氢系统热仿真及热控制策略研究 |
| 关键词： | 金属储氢材料;放氢过程;传热仿真;热控制策略;氢燃料发动机 |
| 摘要： | 氢燃料作为清洁能源有着巨大的发展潜力。使用氢燃料的发动机或燃料电池都可以为汽车提供良好的动力输出。同时,氢燃料对环境友好、可再生。但无论是氢气发动机还是氢燃料电池,在车载使用的过程中都受到氢气储存方式及氢气提纯方法这两个因素的制约。然而,使用金属储氢材料可以解决上述两大难题。而且,金属储氢方式不需要高压、低温,无氢气蒸发、泄漏,更加安全适合车载使用。因此对金属储氢方法的研究,对氢燃料汽车的实用化有重要意义。 金属储氢材料在放氢过程中,因吸收大量的热用于打开化学键放出氢气,导致自身温度降低。而储氢材料温度下降后,氢气压力也随之减小,氢气流出的动力性下降,从而影响供氢量。因此,为了保证供氢量满足汽车行驶需求,需要时刻掌握储氢材料的温度变化情况。根据温度分布的变化、结合车辆运行状态,对供氢过程进行加热控制。 为了掌握金属储氢材料放氢过程中温度变化情况,本文开发了金属储氢材料传热过程3D仿真软件。通过模拟储氢材料放氢过程,计算其温度分布、氢气压力分布、吸热量等。为建立金属储氢系统加热控制方案提供依据,以实现通过加热控制金属储氢系统供氢过程的目的。 金属储氢材料传热过程3D仿真软件,是根据数值传热学的基本原理,使用C语言编写完成的。具有对用户友好的控制界面,可以根据需要模拟特定的放氢工作过程。与大型商业软件相比,具有通用性高、求解速度快、精度高的特点,更加适合于金属储氢系统热控制过程使用。而且,本文还利用商业软件,对该软件的计算结果进行了对比验证。 同时,为了给在金属储氢系统中合理有效地布置加热源提供依据,本文利用FLUENT软件对储氢系统的几种加热结构进行了比较分析。最后,还利用金属储氢材料传热过程3D仿真软件,模拟几种不同工况下的放氢过程,并对其热控制策略进行了分析。 |
| 作者： | 温雯 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 徐宇工 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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