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材料科学
35 MPa玄武岩纤维增强复合材料气瓶快速充装温升的数值模拟
复合材料气瓶在压缩天然气(CNG)、氢气等快速充装过程中存在温升效应,当温升过于显著时,极易导致纤维增强层的损伤,威胁车用供气系统的安全。为了提升CNG汽车续航里程和推动玄武岩纤维在汽车中的应用,以CNG充装为例,通过建立二维CFD计算模型,对35 MPa玄武岩纤维增强复合材料气瓶快充温升过程进行数值模拟。结果表明:在设定的45 MPa充装背压、293K环境温度、2 MPa瓶内气压条件下,经过5 min的快速充装,瓶内气体最高温度可达333 K(60℃),温升为40 K,符合ISO 11 439-2013《天然气汽车车载高压气瓶》的标准;进一步按单一变量原则,分别改变快充时间、环境温度和瓶内气压,得出气瓶在设定条件和ISO 11 439-2013的要求下,最快充装时间和最高充装环境温度分别为100 s和32℃,而瓶内气压对此无影响。由研究结果可知,应适当减缓35 MPa玄武岩纤维增强复合材料气瓶在炎热环境中的充装速度,以保证气瓶的长时使用安全。
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西华大学学报(自然科学版)
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