【摘 要】
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目前,我国高压气态储氢瓶主要为金属内胆/碳纤维/环氧树脂全缠绕的Ⅲ型储氢瓶.经过近年发展,我国已能独立生产充装压力70MPa的大容积Ⅲ型储氢瓶,并已在大型运载工具上得到初步应用[1].但鉴于氢气易燃易爆、燃烧热值和爆炸能量高的显著特点,面临火烧危害时的安全性成为限制其普及应用的一大问题[2].我国在这方面起步较晚,目前仍面临以下挑战:金属内胆/碳纤维/环氧树脂全缠绕制备的高压储氢瓶,其结构组成复杂,连续碳纤维增强复合缠绕层与金属内衬,在基础强度、热致力学性能退化、热导率、热膨胀系数、耐火性等方面均存在巨大
【机 构】
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西华大学汽车与交通学院;舜宇浙江光学有限公司;中材科技(成都)有限公司;西华大学材料科学与工程学院
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目前,我国高压气态储氢瓶主要为金属内胆/碳纤维/环氧树脂全缠绕的Ⅲ型储氢瓶.经过近年发展,我国已能独立生产充装压力70MPa的大容积Ⅲ型储氢瓶,并已在大型运载工具上得到初步应用[1].但鉴于氢气易燃易爆、燃烧热值和爆炸能量高的显著特点,面临火烧危害时的安全性成为限制其普及应用的一大问题[2].我国在这方面起步较晚,目前仍面临以下挑战:金属内胆/碳纤维/环氧树脂全缠绕制备的高压储氢瓶,其结构组成复杂,连续碳纤维增强复合缠绕层与金属内衬,在基础强度、热致力学性能退化、热导率、热膨胀系数、耐火性等方面均存在巨大差异,如何通过数值模拟与火烧破坏试验相结合的方法,明确复合材料高压储氢瓶火烧下的热流传递和力学性能劣化过程及机理,是改进和提升复合材料高压储氢瓶火烧安全的重要基础[3].为保证复合材料高压储氢瓶火烧安全,本文以工作压力35MPa,容积74L的Ⅲ型储氢气瓶为研究对象,通过建立复合材料储氢气瓶局部火烧和整体火烧的数值模型,对不同火烧条件下复合材料气瓶的热响应进行模拟.得到了气瓶各部分和瓶内氢气的温度、压力变化规律,以及气瓶的应力应变情况.对掌握该类型高压储氢瓶的火烧失效机理,促进该类型储氢瓶火烧安全设计发展,进而推动储氢装备和氢能产业的发展有重要意义.
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