基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法

技术特征：
1.基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，包括以下步骤：s1，分别对汽车、汽车储氢罐上的热压力释放装置即tprd、tprd泄放管道、tprd泄放口进行几何参数测量，并建立三维几何模型；s2，根据三维几何模型建立流体动力学仿真模型，对流体动力学仿真模型进行网格划分；s3，针对储氢罐内不同的氢气压力和大气环境中不同的环境风条件，分别进行模拟计算，模拟储氢罐内氢气通过tprd泄放管道和tprd泄放口泄放至大气环境中的泄压扩散过程，计算流体动力学仿真模型中各个网格的氢气体积分数，并根据各个网格的氢气体积分数分析得到氢气泄放至大气环境中的燃爆风险范围，从而建立不同的氢气压力和不同的环境风条件下对应的燃爆风险范围数据库；s4，对tprd泄放氢气的燃爆风险范围进行预警时，根据实际工况下的储氢罐内剩余氢气压力和环境风条件，从燃爆风险范围数据库中获取实际工况所对应的燃爆风险范围。2.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s1中，对汽车外部进行几何参数测量并建立汽车的三维几何模型，对暴露在汽车外部的tprd、tprd泄放管道、tprd泄放口进行几何参数测量并建立tprd的三维几何模型，将汽车的三维几何模型和tprd的三维几何模型进行组合，得到最终的三维几何模型。3.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s2中，在三维几何模型外增加计算域，所述计算域以汽车为中心点，计算域的长度大于10倍的汽车长度，计算域的宽度大于10倍的汽车宽度，计算域的高度大于5倍的汽车高度；对计算域进行布尔减运算，将三维几何模型从计算域中去除，形成流体动力学仿真模型。4.根据权利要求3所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s2中，对流体动力学仿真模型进行网格划分时，计算域分为内部区域和外部区域，内部区域中的网格尺寸小于外部区域中的网格尺寸；其中，所述内部区域是：以汽车的中心为中心点，长度为3倍的汽车长度，宽度为3倍的汽车宽度，高度为2倍的汽车高度所构成的区域；所述外部区域即为计算域中除内部区域之外的区域。5.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s3中，根据储氢罐内的氢气压力范围，以固定值作为分隔，设置若干个不同的氢气压力；环境风条件包括风力等级和风向，根据风力大小设置若干个不同的风力等级，并设置了若干个不同的风向，利用若干个不同的风力等级和若干个不同的风向进行组合构建不同的环境风条件。6.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s3中，模拟储氢罐内氢气泄放至大气环境中的泄压扩散过程包括：分析储罐内氢气降压过程，根据储罐内氢气压力的变化得到tprd泄放口处的氢气流速；根据tprd泄放口处的氢气流速和环境风条件，计算不同时刻下流体动力学仿真模型中各个网格的氢气体积分数。7.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s3中，将氢气体积分数处在设定范围内的网格作为风险网格，即存在燃爆风险；
由风险网格构成的区域即为燃爆风险区域，根据燃爆风险区域得到tprd泄放氢气的燃爆风险范围。8.根据权利要求7所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，将氢气体积分数处在4%～75%范围内的网格作为风险网格。9.根据权利要求1或7所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s3中，利用流体动力学计算软件openfoam进行仿真计算，得到不同时刻下流体动力学仿真模型中各个网格的氢气体积分数。10.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐tprd泄放风险预警方法，其特征在于，步骤s4中，从燃爆风险范围数据库中先调取与实际工况中环境风条件相同的各个氢气压力的燃爆风险范围，再调取出与实际工况中氢气压力相邻近的两个氢气压力的燃爆风险范围，最后对相邻近的两个氢气压力的燃爆风险范围进行线性插值，得到实际工况所对应的燃爆风险范围。

技术总结
本发明公开了基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法，涉及新能源汽车安全技术领域，建立汽车和TPRD的三维几何模型，根据三维几何模型建立流体动力学仿真模型，对流体动力学仿真模型进行网格划分；针对不同的氢气压力和不同的环境风条件分别进行模拟计算，模拟储氢罐内氢气通过TPRD泄放管道和泄放口泄放至大气环境中的泄压扩散过程，计算各个网格的氢气体积分数并得到氢气泄放至大气环境中的燃爆风险范围，从而建立不同的氢气压力和不同的环境风条件下对应的燃爆风险范围数据库；进行实际风险预警时，根据实际工况下的储氢罐内剩余氢气压力和环境风条件，从燃爆风险范围数据库中获取实际工况所对应的燃爆风险范围。数据库中获取实际工况所对应的燃爆风险范围。数据库中获取实际工况所对应的燃爆风险范围。


技术研发人员：王昌建 於星
受保护的技术使用者：合肥工业大学
技术研发日：2022.10.21
技术公布日：2022/11/18