氢能是一种清洁可再生的二次能源,是未来替代化石能源的最佳选择之一。目前氢能商用过程中使用的储氢方式仍然是高压气态储氢,储氢设备存在发生氢气泄漏造成安全事故的风险。研究分析氢气泄漏后形成的高压欠膨胀射流流场,对制定氢安全领域中相关的规范和准则有着重要的意义。本文基于两区域虚喷嘴模型对流场中存在平板障碍物的高压欠膨胀射流进行了数值模拟研究,同时开展了相关的实验研究。传统对高压欠膨胀射流的完整CFD数值模拟方法具有模拟时间长、耗费计算资源多、计算不稳定等缺点,不能满足对氢气泄漏风险进行评估分析的实际工程应用。本文对高压欠膨胀射流激波结构进行研究,分析了核心区与混合边界层区内气体流动的特点,对射流边界条件和流动过程中的守恒关系提出合理的假设,结合现有关于激波结构参数的定量经验公式,考虑真实气体与理想气体的偏差引入Abel-Noble气体状态方程,最终建立了新型两区域虚喷嘴简化模型。并对其模拟高压欠膨胀射流的准确性进行了相关数值模拟和实验对比验证,结果证明两区模型可以准确计算高压欠膨胀射流流场。在一定程度上解决了传统虚喷嘴模型中不能体现射流激波结构,对实际流场模拟存在误差的问题。氢气发生泄漏后周围物体会对气体的流动产生阻碍作用,目前关于这方面的研究相对较少。本文利用两区域虚喷嘴模型,对射流流场中存在不同角度布置和不同距离布置的平板障碍物的情形进行了数值模拟研究,通过定性与定量的对比分析模拟结果,得到气体受障碍物影响的流动规律。平板倾斜度较大情况下气体在平板表面的浓度分布更均匀,倾斜度较小时气流在平板边缘的附壁效应更明显,随着平板与喷嘴之间距离的增大,平板表面的气体浓度分布曲线更平缓。平板障碍物的存在能够有效阻止气体的流动,使可燃域大部分集中在射流中心线的附近区域。