液氫流體輸送和貯存靜電積聚特性研究.pdf

1、隨著航天和能源工業(yè)的迅速發(fā)展，液氫、液氧和液化天然氣等低溫流體的應用越來越廣泛。這類流體大多具有高絕緣性，在輸送過程中管壁產(chǎn)生摩擦從而產(chǎn)生靜電并不斷積聚，流體帶電問題已成為影響其安全的重要因素之一，引起極大關注。流體帶電問題受到流速、溫度、固體材料性質等多方面的影響，涉及到流體力學、靜電學和熱力學等多個學科，深入開展對該問題的研究具有重要的理論和實際意義。
　　本文在理論研究基礎上建立了一個適用性廣的計算模型，并通過搭建實驗臺進行

2、了相關測試，驗證了所提出理論模型的準確性，并將模型應用于液氫的實際運輸算例，為之提供指導。
　　具體地，首先在文獻調查的基礎上，介紹了流體靜電特性的研究現(xiàn)狀和所得成果，闡述了流體帶電的基本機理和影響因素。之后建立了管內流流體靜電電荷密度計算的數(shù)學物理模型，針對流體帶電問題中的流動特點，提出用二階迎風格式和中心差分格式求解電荷密度方程，使用 Matlab數(shù)學工具得到仿真結果，得到了速度、溫度等參數(shù)對管內電荷密度分布的影響。隨后，以模

3、型驗證為出發(fā)點，確定了實驗方法和實驗內容，設計了實驗裝置，以旋轉圓盤系統(tǒng)為基礎搭建了流體起電速率測試實驗臺進行測試，根據(jù)所得到的實驗結果對速度、溫度、轉盤材料等因素的影響進行了定量和定性分析。理論和實驗的研究結果均明顯體現(xiàn)出速度對于流體帶電的決定性影響作用。然后以靜態(tài)儲存于儲罐內的帶電流體為研究對象，得到儲罐內流體靜電位的計算模型，通過數(shù)學求解得到了流體電荷密度、相對介電常數(shù)和儲罐半徑、徑高比等結構參數(shù)對儲罐內靜電位分布的影響規(guī)律。根據(jù)