對(duì)某氫能源汽車兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥進(jìn)行了流場(chǎng)分析。首先分析了車載兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥的工作過程,采用CFD (計(jì)算流體動(dòng)力學(xué))方法并利用Gambit及Fluent軟件研究了閥腔內(nèi)部的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)分布,分析了兩個(gè)閥口的減壓作用,速度場(chǎng)分析結(jié)果表明閥內(nèi)最高流速發(fā)生在閥口附件且偏下游的位置。

1、前言

　　氫能源汽車常采用高壓氣體儲(chǔ)氫方式,通過氣態(tài)氫和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)生成水,實(shí)現(xiàn)無污染零排放,同時(shí)利用化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的電能推動(dòng)汽車行駛。為保證一次加氫后汽車的連續(xù)行駛距離達(dá)到300km以上,車載輸氫系統(tǒng)的氣瓶壓力要求達(dá)到35MPa以上^[1、2]。氫能源汽車中質(zhì)子交換膜燃料電池要求所提供氫氣的正常工作壓力為0.16MPa。

　　文獻(xiàn)^[2]中提出了利用兩級(jí)減壓方式,實(shí)現(xiàn)車載輸氫系統(tǒng)的壓力控制。本文在此基礎(chǔ)上,研究?jī)杉?jí)減壓過程中,閥腔內(nèi)的流場(chǎng)及其分布。

2、車載兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥

　　圖1所示為某氫能源汽車上使用的兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥輸氫系統(tǒng)原理。

圖1　車載兩級(jí)氣動(dòng)減壓閥輸氫系統(tǒng)原理示意

　　該氫能源汽車所采用的兩級(jí)高壓氣動(dòng)減壓閥組由閥座、一級(jí)減壓閥、二級(jí)減壓閥、細(xì)長(zhǎng)節(jié)流1、細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔2等部分組成,其中一級(jí)減壓閥和二級(jí)減壓閥均為直動(dòng)式錐形減壓閥,并通過插裝連接方式安裝在閥座上。工作時(shí),高壓氣體由氣源經(jīng)入口進(jìn)入減壓閥,經(jīng)過一級(jí)減壓閥和細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔1完成輸氫系統(tǒng)的第一次減壓,這時(shí)高壓氣體壓力由35MPa減到5MPa;再經(jīng)過二級(jí)減壓閥和細(xì)長(zhǎng)節(jié)流孔2完成輸氫系統(tǒng)第二次減壓,這時(shí),壓力由5MPa減壓到0. 16MPa。通過節(jié)流輸送到質(zhì)子交換膜燃料電池。在工作過程中,閥座上的兩個(gè)容腔起到氣容的作用,調(diào)節(jié)輸氫系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。

5、結(jié)論

　　(1)氫能源汽車車載輸氫系統(tǒng)采用二級(jí)減壓方案,流場(chǎng)分布穩(wěn)定,可以達(dá)到減壓的基本要求;

　　(2)壓力場(chǎng)分析表明減壓過程主要在集中在兩口閥口處實(shí)現(xiàn),速度場(chǎng)分析結(jié)果表明閥內(nèi)最高流速發(fā)生在閥口偏下游的某處。

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