案例5 - 储氢罐氢气泄漏

1.案例介绍

氢能作为21世纪的绿色能源，得到世界各国的普遍关注。储氢是氢能开发利用的基础环节，如何高效安全地储存足量的氢气，是氢能大规模商业应用面临的挑战之一。氢气性质活泼，易燃易爆，储存在室内的氢气一旦发生泄漏，如果不能及时排出，会发生爆炸，造成严重后果。氢气扩散速度快，室内的氢气泄漏实验危险性打，并且受到经费场地、安全措施的限制，难以实行。

本案例采用CFD多组分气体仿真的方法，模拟氢气在室内环境下的泄漏扩散现象。

2.几何/网格文件

网格文件：H2.med

3.操作说明

本案例在格物CAE ->多组分气体仿真模块中完成。

3.1 网格导入

在 多组分气体仿真 ->网格 中，类型选择 上传网格，依照指示，将网格文件H2.med以拖曳或以选择文件的方式导入网格。

3.2 计算设置

点击多组分气体仿真处，选择湍流模型为 k-epsilon 模型，时变特性为 瞬态，混合气体组分选择空气/氢气，具体设置如下。

3.3 初始条件

在 多组分气体仿真 ->初始条件 处设置初值，设置初场温度为300K，设置初场的组分全为空气，具体设置如下图。

3.4 边界条件

点击 多组分气体仿真 ->边界条件 右侧的 [+]，即可选择预定义的边界条件，依次进行如下边界条件的定义：

• 壁面

点击选择 壁面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 wall，具体设置如下。

• 速度入口1

点击选择 速度入口，速度大小为 0.1m/s，温度为 300K，氢气质量分数为 1，点击施加位置右侧的 [+]，选择 inlet1，具体设置如下。

• 速度入口2

点击选择 速度入口，速度大小为 0.2m/s，温度为 300K，氢气质量分数为 1，点击施加位置右侧的 [+]，选择 inlet2，具体设置如下。

• 速度入口3

点击选择 速度入口，速度大小为 0.3m/s，温度为 300K，氢气质量分数为 1，点击施加位置右侧的 [+]，选择 inlet3，具体设置如下。

• 速度入口4

点击选择 速度入口，速度大小为 0.4m/s，温度为 300K，氢气质量分数为 1，点击施加位置右侧的 [+]，选择 inlet4，具体设置如下。

• 出口

点击选择壁面，点击施加位置右侧的 [+]，选择 outlet，具体设置如下。

3.5 时间步长设置

点击 多组分气体仿真 -> 时间步&资源，保持定时间步长计算，选择时间步数为 1000，时间步长为 0.01 s，计算核数为16，选择输出频率为 50，即每计算50步输出一帧后处理结果，具体设置如下。

4. 计算和仿真结果

4.1 提交计算

设置完成后，点击 仿真计算，点击 提交计算，即可开始计算。

计算完成后，在自由表面流场仿真模块处会显示绿色图标，此时可开始进行仿真结果的查看。

4.2 查看结果

点击 仿真计算->结果云图，选择物理场为 Y_h2/Y_h2，即可查看多组分气体扩散过程。