氢气作为一种零排放的清洁能源已经逐渐受到世界各国的高度重视。相比于传统化石能源,氢能源拥有无污染、热值高等一系列的优点。在整个氢能源经济体系中,加氢站承担着为氢燃料电池汽车提供动力的角色,拥有不可替代的地位。世界各国加氢站的数量正在不断增长。目前已经建成的以及在建加氢站大部分采用的氢气储存方式是高压气态储存。当发生泄漏时,如果遇到明火或发生激波自点火,极易形成喷射火焰,造成严重火灾。因此,如何有效阻隔高压氢气喷射火焰是当前氢能源安全利用领域重点研究的一大课题。隔离墙是一种较为常见的火灾预防手段。为深入探究高压氢气喷射火焰在隔离墙作用下的行为特征,本文基于开源CFD软件Open FOAM提供的基础类库,建立涡耗散概念燃烧模型,研究了不同条件下氢气喷射火的火焰形态、温度分布以及辐射热流量等参数。具体研究工作包括:基于开源CFD软件Open FOAM提供C++类库,建立高压氢气喷射火数值模拟平台Exfire Foam。该平台采用基于大涡模拟的涡耗散概念燃烧模型以及fv DOM辐射模型。通过对美国Sandia国家实验室的Schefer等人开展的初始压力为13.5MPa的氢气喷射火撞击隔离墙实验以及法国INERIS研究所的Proust等人开展的初始压力为90MPa的氢气自由喷射火实验进行数值模拟,并比较实验和模拟获得的氢气喷射火的火焰形态、火焰长度、温度分布以及辐射热流量等参数,证明Exfire Foam数值模拟平台可以有效地预测高压氢气喷射火的行为特征。研究揭示了隔离墙作用下不同的储氢压力对氢气喷射火行为的影响规律。采用管束车、站用钢瓶以及氢燃料电池汽车的工作压力进行氢气喷射火数值模拟。隔离墙高度统一设定为3 m。对比分析火焰形态、火焰长度、火焰温度场以及辐射热流量等参数的变化规律。结果表明,隔离墙的存在使高压氢气喷射火的尺度大大减小。而墙后方的高温区域基本被限制在1 m的范围以内。研究揭示了隔离墙的高度对氢气喷射火行为的影响规律。采用70 MPa的储氢压力,8 mm泄漏口,模拟氢气喷射火撞击不同高度隔离墙(0 m、1 m、2 m和3 m)时的行为,发现高度为1 m、2 m和3 m的隔离墙可分别将水平火焰长度减小33.3%、81.0%和81.2%。当墙的高度大于2 m时,火焰无法直接越过隔离墙,此时距离墙后方0.5 m以外区域的温度基本保持为常温,而墙后方热辐射的危害则大于高温,辐射通量超出人员承受极限4.7 k W/m~2的区域约为6 m。研究揭示了氢气泄漏口与隔离墙的水平距离对氢气喷射火行为的影响规律。在隔离墙高度为3 m的情况下,模拟泄漏口与隔离墙之间的水平距离分别为2 m、4 m、6 m和8 m时的火焰行为。模拟结果表明,当距离小于6 m时,火焰撞击隔离墙后会沿着墙面向两侧扩散折回或直接沿地面折回,折回的火焰会接近泄漏口所在的区域,灼烧储氢设备。