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對(duì)氫能源動(dòng)力汽車(chē)的輸氫系統(tǒng)來(lái)說(shuō),要解決的關(guān)鍵問(wèn)題就是高壓氫氣的減壓,本文針對(duì)該系統(tǒng)中的關(guān)鍵性元件高壓氣動(dòng)減壓閥進(jìn)行了研究。為保證1次加氫后連續(xù)行駛距離達(dá)到300km以上,要求氫能源汽車(chē)車(chē)載輸氫系統(tǒng)儲(chǔ)氫氣瓶的壓力達(dá)到35MPa以上,氫能源汽車(chē)質(zhì)子交換膜燃料電池所提供的氫氣的正常工作壓力為0.16MPa。通過(guò)對(duì)閥的各個(gè)主要部件進(jìn)行分析,優(yōu)化了該閥的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種新型高壓氣動(dòng)減壓閥;建立了閥的數(shù)學(xué)模型,運(yùn)用MATLAB/SIMULINK仿真軟件,分析了該閥的靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性。
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針對(duì)自主研制的高壓氣動(dòng)比例減壓閥出現(xiàn)的結(jié)冰問(wèn)題,結(jié)合數(shù)學(xué)仿真和流場(chǎng)計(jì)算進(jìn)行了深入分析。結(jié)冰出現(xiàn)在先導(dǎo)閥中間腔而非溫度最低的主閥排氣腔說(shuō)明溫度并非導(dǎo)致結(jié)冰的唯一因素。建立了減壓閥的數(shù)學(xué)模型,計(jì)算得出先導(dǎo)閥節(jié)流口面積比與先導(dǎo)閥中間腔壓力以及溫度的關(guān)系曲線,并得出使用2級(jí)和3級(jí)氣源時(shí)先導(dǎo)閥中間腔結(jié)露的臨界面積比分別為1.70和1.22。仿真結(jié)果表明,通過(guò)減小先導(dǎo)閥節(jié)流口面積比可以提高先導(dǎo)閥中間腔溫度從而減少結(jié)冰的可能性。建立了先導(dǎo)閥的網(wǎng)格模型,用Fluent計(jì)算出閥內(nèi)的流場(chǎng)分布,壓力流場(chǎng)分布與理論計(jì)算符合得較好;速度流場(chǎng)及氣流流線圖表明出現(xiàn)結(jié)冰與氣流受閥內(nèi)結(jié)構(gòu)阻擋有關(guān),通過(guò)合理設(shè)計(jì)流道可有效避免結(jié)冰。
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