近年来随着能源结构的调整以及环境污染问题的凸显,清洁、无污染、可再生的氢能有望成为21世纪最具价值的能源载体。2020年底国务院新闻办发布的《新时代的中国能源发展》也明确提出加速发展氢燃料电池技术产业链及氢燃料电池汽车产业链。加氢站作为氢能产业生态圈的重要一环也得到了极大的发展,截止2020年11月,全球已建成加氢站数量为458座。由于高压氢气易燃易爆的特质,高压储氢容器作为加氢站重要的储氢设备一旦发生火灾,将带来巨大的人员伤亡和财产损失,其火灾下的安全性能研究对于加氢站储氢容器组的安全运行及加氢站建设具有一定的意义。为了探究火灾条件下储氢容器热响应和泄压防爆规律,为我国加氢站高压氢气喷射火焰防范措施的标准化提供技术支撑,本文在国家重点研发计划项目“加氢关键部件安全性能测试技术及装备研究(项目编号:2019YFB1505303)”支持下,以高压储氢瓶式容器为研究对象,利用CFD流体力学软件Fluent建立储氢容器火烧试验及高压氢气泄放三维数值模型,模拟了火烧试验过程和安全阀动作后的高压氢气泄放过程,结合已有的火烧试验结果开展高压储氢容器在极端火灾工况下的泄爆技术研究。本文的研究内容及主要研究成果如下:(1)结合具体火烧试验模型,以一款总长度为2000mm,工程容积为205L的加氢站用高压储氢容器建立火烧热响应物理模型,对实际火烧过程的容器壁传热及介质温升理论进行了研究;对模型进行了相应假设,确定了仿真的数学模型及流场计算边界条件和求解方法,与试验数据结合为进一步储氢容器火烧数值模拟研究奠定了基础。(2)通过参照钢制气瓶火烧试验建立了加氢站用45MPa高压储氢容器火烧试验数值模型,得到了容器及瓶内氢气在火烧试验过程中的热响应规律;研究了容器内介质、充装压力和环境温度等不同参数对容器火烧时安全阀动作时间的影响。结果显示,613s之内试验结果与模拟结果中储氢容器内的最大压力差值为1.1MPa,相对误差为3.9%;当容器内充装空气、氢气以及氮气介质时对于火烧过程中储氢容器安全阀动作时间的影响不大;储氢容器在更大的充装压力下进行火烧试验安全阀能够更快动作,在较低的充装压力下模拟时,容器内氢气介质的温升更快,此时建议考虑储氢容器组可采用泄放装置组合结构来提高火灾下的安全性能。(3)针对高压储氢容器火灾下安全泄放建立了高压氢气泄放数值模型,模拟计算得到了泄放口的总泄放量及流量并与公式的计算结果对比,通过验证模型与空气泄放试验数据比较,误差在可接受范围证明了模型的可行性;模拟得到高压氢气泄放时氢气摩尔分数图,以此作为氢气泄放时安全距离。模拟结果可为火灾工况下高压储氢容器压力泄放设计和泄放装置的优化设置等工作提供技术支撑,为后续高压氢气泄放试验提供模型参照。