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车载氢系统拓扑-尺寸多目标联合优化
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作者 陈萌竹 黄伟 +1 位作者 许恩永 赵德平 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期220-225,共6页
为提升氢燃料卡车车载氢系统的性能,同时实现其轻量化,在建立有限元模型的基础上,开展有限元分析、拓扑-尺寸多目标联合优化。首先,依据GB/T 29126-2012和GB/T 26990-2011,进行六个方向8g冲击工况分析;然后,以设计区域单元密度为设计变... 为提升氢燃料卡车车载氢系统的性能,同时实现其轻量化,在建立有限元模型的基础上,开展有限元分析、拓扑-尺寸多目标联合优化。首先,依据GB/T 29126-2012和GB/T 26990-2011,进行六个方向8g冲击工况分析;然后,以设计区域单元密度为设计变量,以六个工况的加权柔度最小为目标,以位移、应力及体积分数为约束,对框架材料分布进行拓扑优化,得到新构型车载氢系统;最后,通过相对灵敏度分析,以杆件厚度为变量,以质量为目标,以位移、应力及杆件尺寸上下限为约束,对新构型车载氢系统进行尺寸优化,得到满足强度和刚度的最小质量车载氢系统。结果表明,拓扑-尺寸联合优化后的车载氢系统较原结构,质量降低了9.95%,最大位移至高降低了23.27%,最大应力至高降低了11.45%,取得了较好的优化效果。研究结果为车载氢系统结构性能优化和轻量化设计提供重要参考。 展开更多
关键词 车载氢系统 冲击工况 拓扑优化 相对灵敏度 尺寸优化
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燃料电池汽车车载氢系统潜在失效模式及原因分析 被引量:3
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作者 董文妍 陈向阳 +1 位作者 杨子荣 郝冬 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2024年第5期716-721,共6页
车载氢系统的安全性是燃料电池汽车(FCV)的核心技术指标之一,其安全性保障是实现FCV大规模商业化的重要前提。本文围绕车载氢系统的安全性,介绍了车载氢系统的组成,分析了车载氢系统及其零部件的失效模式及原因,总结了车载氢系统的失效... 车载氢系统的安全性是燃料电池汽车(FCV)的核心技术指标之一,其安全性保障是实现FCV大规模商业化的重要前提。本文围绕车载氢系统的安全性,介绍了车载氢系统的组成,分析了车载氢系统及其零部件的失效模式及原因,总结了车载氢系统的失效后果,并探讨了现阶段在FCV消防安全方面亟需完善的内容。分析表明,车载氢系统的潜在失效模式及原因主要包括密封、振动疲劳、机械冲击、碰撞、快速充放氢疲劳、热损伤、控制系统功能失效等,失效的主要后果表现为氢气泄漏。对于氢气泄漏的危害分析应充分结合车辆所处的场景进行综合考量,在极端场景下,“氢气泄漏+密闭/半密闭空间+点火源”将引起火灾甚至爆炸,会严重威胁公众的生命财产安全。因此,建议从强化安全性设计和验证、提升氢泄漏监测和气源控制技术、开展失效致灾危害量化评价、加强火灾防控技术等多个方面,促进车载氢系统的安全性水平提升。 展开更多
关键词 燃料电池汽车 车载氢系统 失效模式 失效原因 安全
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基于HyperMesh车载储氢系统结构优化与随机振动分析
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作者 唐小龙 潘青 +4 位作者 李力军 燕泽英 申思佳 纪孟菲 赵强 《农业装备与车辆工程》 2024年第9期14-18,共5页
近年来,燃料电池汽车的零排放逐渐受到人们的关注,氢系统作为燃料电池汽车的重要组成部分,其结构强度尤为重要。对某冷藏车用车载储氢系统结构进行有限元分析,由模态分析得到储氢系统框架的固有频率,通过冲击分析、随机振动分析得到储... 近年来,燃料电池汽车的零排放逐渐受到人们的关注,氢系统作为燃料电池汽车的重要组成部分,其结构强度尤为重要。对某冷藏车用车载储氢系统结构进行有限元分析,由模态分析得到储氢系统框架的固有频率,通过冲击分析、随机振动分析得到储氢系统框架的薄弱位置,针对薄弱位置进行局部结构优化;优化前后的仿真结果对比表明,冲击分析最大应力由515.2 MPa降为289.1 MPa,随机振动分析最大应力由1 380.6 MPa降为294.3 MPa,优化后的车载储氢系统框架可靠性得到明显提升,研究结果对商用车车载储氢系统设计具有一定指导意义。 展开更多
关键词 车载氢系统 静强度 随机振动
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燃料电池汽车氢系统泄放安全研究 被引量:2
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作者 李力军 王昕雨 +5 位作者 唐小龙 申思佳 傅林 燕泽英 郝佳 赵强 《压力容器》 北大核心 2024年第7期1-5,55,共6页
针对燃料电池汽车车载氢系统冬季出现温度驱动安全泄压装置(TPRD)异常损坏,影响泄放系统的密封和强度,严重危及氢气的泄放安全等问题,通过设计TPRD抗冻胀试验,系统分析车载氢系统泄放管路进水结冰冻胀后对其泄放安全的影响。试验结果显... 针对燃料电池汽车车载氢系统冬季出现温度驱动安全泄压装置(TPRD)异常损坏,影响泄放系统的密封和强度,严重危及氢气的泄放安全等问题,通过设计TPRD抗冻胀试验,系统分析车载氢系统泄放管路进水结冰冻胀后对其泄放安全的影响。试验结果显示,车载氢系统泄放管路进水后,在反复“结冰-消融”这一循环过程中,产生的冻胀应力造成试验用两组瓶口组合阀的TPRD发生意外激活,均未通过抗冻胀试验,其中,玻璃泡形式TPRD按照预设通道进行泄放,易熔合金形式TPRD未按照预设通道泄放,严重影响氢气泄放安全。未来应重点关注泄放管路的防水与排水设计,避免因进水造成涉氢安全事故。 展开更多
关键词 车载氢系统 泄放安全 安全泄压装置 冻胀应力 燃料电池汽车
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氢燃料电池汽车氢系统氢气泄漏的燃爆危险性研究 被引量:1
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作者 张磊 马秋菊 +1 位作者 黄昊 张永丰 《消防科学与技术》 CAS 北大核心 2024年第5期693-698,共6页
搭建了FCV(氢燃料电池汽车)氢系统氢气泄漏着火试验台架,开展了高压氢气泄漏着火试验与FCV乘员舱内氢气泄漏燃爆数值模拟研究,采集了氢气喷射火形态、火焰长度、典型位置温度及热辐射通量等参数。试验结果表明,0.4 L/0.84 MPa高压氢气... 搭建了FCV(氢燃料电池汽车)氢系统氢气泄漏着火试验台架,开展了高压氢气泄漏着火试验与FCV乘员舱内氢气泄漏燃爆数值模拟研究,采集了氢气喷射火形态、火焰长度、典型位置温度及热辐射通量等参数。试验结果表明,0.4 L/0.84 MPa高压氢气经直径6 mm圆孔水平泄漏的时间仅为80ms,氢气着火后的火焰呈水平喷射状,火焰长度达1.4 m,燃烧时间为0.3 s,且距离泄漏口约1.0 m处的氢气燃烧强度最大,采集的最大热辐射通量为0.27 kW/m2;数值模拟结果显示,氢气在乘员舱内泄漏着火后,仅28 ms整个乘员舱就被引燃,乘员舱内的最高绝热温度达2 000℃,最大相对压力达0.5 MPa。车载氢系统氢气泄漏燃爆的危险性极大,严重威胁乘员生命安全,FCV应加强安全性能设计,避免此类事故发生。 展开更多
关键词 车载氢系统 气泄漏 燃爆危险性 数值模拟
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车载供氢系统控制器开发 被引量:6
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作者 叶川 马天才 +1 位作者 陈翌 杨柳明 《汽车技术》 CSCD 北大核心 2019年第2期48-52,共5页
针对某燃料电池客车35 MPa气态储氢系统的控制器进行了设计开发。根据燃料电池客车供氢系统的需求,对控制器的MCU、电源、信号处理、驱动输出、CAN件的开发,实现了供氢系统温度、压力、环境氢气浓度等信号的检测功能,且能够与燃料电池... 针对某燃料电池客车35 MPa气态储氢系统的控制器进行了设计开发。根据燃料电池客车供氢系统的需求,对控制器的MCU、电源、信号处理、驱动输出、CAN件的开发,实现了供氢系统温度、压力、环境氢气浓度等信号的检测功能,且能够与燃料电池发动机控制器通过CAN总线通讯并对高压氢气瓶阀进行控制。此外,软件采用的模块化设计处理手段提高了控制器针对不同应用场景的可移植性。 展开更多
关键词 燃料电池客车 车载系统 控制器
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35 MPa氢气减压阀内部流动特性仿真研究 被引量:1
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作者 孙维福 刘仁豪 +1 位作者 孟令宇 周如林 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期145-151,共7页
氢气减压阀作为氢燃料电池汽车供氢系统中的关键部件,其性能对供氢系统运行的安全性和稳定性具有重要意义。然而氢气减压阀内部流道复杂,氢气在减压过程中形成强烈湍流,造成能量损耗和噪声。针对以上问题,基于氢气NIST真实气体模型和有... 氢气减压阀作为氢燃料电池汽车供氢系统中的关键部件,其性能对供氢系统运行的安全性和稳定性具有重要意义。然而氢气减压阀内部流道复杂,氢气在减压过程中形成强烈湍流,造成能量损耗和噪声。针对以上问题,基于氢气NIST真实气体模型和有限体积法,模拟35 MPa氢气减压阀内氢气的实际流动状态,研究高压氢气减压阀内部氢气流动特性,氢气在阀体与阀芯间隙位置压力迅速降低,速度增加并发生超音速流动,压力与速度变化幅度随阀芯开度增大而减小;减压阀出口氢气温度与入口温度相比升高,且温升随阀芯开度变大而降低;出口流量随阀芯开度增加而增加,阀芯与阀体间隙处及下游存在高强度湍流,间隙处湍流强度随阀芯开度增加而减小;减压阀内噪声主要在阀芯开口下游区域产生,且主要由湍流引起;为后续产品结构优化设计提供参考。 展开更多
关键词 气减压阀 流场模拟 真实气体模型 车载系统
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有机液体与储氢材料组成的浆液储氢体系的能量分析 被引量:4
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作者 沈绍辉 徐国华 +2 位作者 安越 张立岩 陈长聘 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第11期1124-1131,共8页
对C6H6/C6H12-LaNi5/LaNi5H6-H2组成的浆液储氢体系的储、放氢过程进行了能量衡算,提出了两种车载氢源系统的概念设计:随车脱氢和随车加氢-脱氢系统。考察了两种车载氢源系统的脱氢转化率和系统运行过程中放出的废热利用率对整个车载氢... 对C6H6/C6H12-LaNi5/LaNi5H6-H2组成的浆液储氢体系的储、放氢过程进行了能量衡算,提出了两种车载氢源系统的概念设计:随车脱氢和随车加氢-脱氢系统。考察了两种车载氢源系统的脱氢转化率和系统运行过程中放出的废热利用率对整个车载氢源系统热效率的影响,并就两种车载浆液氢源系统与氢内燃机或燃料电池构成的氢能汽车动力系统的能效进行了评估。研究表明,无论是采用氢内燃机还是燃料电池作为氢能汽车的动力驱动方式,车载浆液氢源系统在能效上是经济、可行的。 展开更多
关键词 浆液储 热效率 车载浆液系统 能量分析 能汽车
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