[发明专利]一种深冷高压储氢容器泄放过程仿真建模方法

权利要求书

1.一种深冷高压储氢容器泄放过程仿真建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)建立深冷高压容器物理模型，包括容积、内容器热物理性质、存储总质量、初始压强、初始温度；

(2)进行泄放过程初步设定，包括泄放流量、外界供热功率，分析过程中发生相态变化的可能性，确定判断条件；

(3)建立深冷高压储氢容器泄放数学模型，遵循系统质量守恒、能量守恒条件，确定泄放过程中假设条件，包括忽略氢自身动能、忽略储罐漏热；

(4)对步骤(3)中深冷高压储氢容器泄放数学模型进行离散化处理，得到其焓值、密度与压强、温度、时间的微分关系，进一步数学处理，求解出两相态及单相态下容器内温度、压强与时间的数学微分关系，获得所需外界加热功率的解析式；

(5)基于步骤(4)中的数学模型，通过数值模拟获得超临界态下，泄放过程中容器内温度、压强和存储质量的变化，获得终止时的各项参数；

(6)基于步骤(5)得到的超临界终态情况，作为气液两相态的初始状态，通过数值模拟获得两相态下容器内温度、压强的变化，以及气、液态氢的质量变化；

(7)基于步骤(6)得到的气液两相态终态情况，作为气相态的初始状态，通过数值模拟获得气相态下容器内温度、压强、质量的变化；

(8)将步骤(5)、(6)、(7)模拟程序得到的数据进行整理，绘制深冷高压储氢容器泄放全过程的温压图、不同物态氢质量变化图，并讨论优化不同阶段各自的加热功率，以减少罐内残余氢量。

2.如权利要求1所述的深冷高压储氢容器泄放过程仿真建模方法，其特征在于，步骤(3)中，假设条件包括，忽略氢进出深冷高压容器的动能；容器内不同相态氢的温度和压强均匀；当容器内氢以多相存在时，气态氢和液态氢处于相平衡；气态氢气优先从容器顶部泄放，如果容器仅包含过冷液体，才会流出过冷液体；正仲氢间的转化由于较为缓慢而被忽略。

3.如权利要求1所述的深冷高压储氢容器泄放过程仿真建模方法，其特征在于，步骤(3)中，深冷高压储氢容器以真空绝热层内的容器作为控制容积，遵循开放系统质量和能量平衡：

其中m为储氢质量，t为时间，为泄放流量，ΔT为温度差，U为氢内能，h为氢的焓值，Q为漏热/加热功率。

4.如权利要求1所述的深冷高压储氢容器泄放过程仿真建模方法，其特征在于，步骤(4)中，对步骤(3)中深冷高压储氢容器泄放数学模型进行离散化处理，得到其焓值、密度与压强、温度、时间的微分关系，进一步数学处理，求解出两相态及单相态下容器内温度、压强与时间的数学微分关系，获得所需外界加热功率的解析式；两相态焓值、密度与压强、温度、时间的微分关系及加热功率：

其中h_g为气态氢焓值，h_l为液态氢焓值，ρ_g为气态氢密度，ρ_l为液态氢密度，T为容器内温度，P为容器内压强，k₁为功率放大系数；

单相态焓值、密度与压强、温度、时间的微分关系及加热功率：

其中k₂为功率放大系数。