(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211290858.7 (22)申请日 2022.10.21 (71)申请人 合肥工业大 学 地址 230009 安徽省合肥市包河区屯溪路 193号 (72)发明人 王昌建　於星　 (74)专利代理 机构 合肥和瑞知识产权代理事务 所(普通合伙) 34118 专利代理师 王挺 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/15(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 111/10(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险 预警方法 (57)摘要 本发明公开了基于数值模拟的汽车储氢罐 TPRD泄放风险预警方法， 涉及新能源汽车安全技 术领域， 建立汽车和TPRD的三维几何模型， 根据 三维几何模 型建立流体动力学仿真模 型， 对流体 动力学仿真模 型进行网格划分； 针对不同的氢气 压力和不同的环境风条件分别进行模拟计算， 模 拟储氢罐内氢气通过TPRD泄放管道和泄放口泄 放至大气环 境中的泄压扩散过程， 计算各个网格 的氢气体积分数并得到氢气泄放至大气环境中 的燃爆风险范围， 从而建立不同的氢气压力和不 同的环境风条件 下对应的燃爆风险范围数据库； 进行实际风险预警时， 根据实际工况下的储氢罐 内剩余氢气压力和环境风条件， 从燃爆风险范围 数据库中获取实际工况 所对应的燃爆风险范围。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115358169 A 2022.11.18 CN 115358169 A 1.基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1， 分别对汽车、 汽车储氢罐上的热压力释放装置即TPRD、 TPRD 泄放管道、 TPRD泄放口进行 几何参数测量， 并建立 三维几何模型； S2， 根据三维几何模型建立流体动力学仿真模型， 对流体动力学仿真模型进行网格划 分； S3， 针对储氢罐内不同的氢气压力和大气环境中不同的环境风条件， 分别进行模拟计 算， 模拟储氢罐内氢气通过TPRD泄放管道和TPRD泄放口泄放至大气环境中的泄压扩散过 程， 计算流体动力学仿真模型中各个网格的氢气体积分数， 并根据各个网格的氢气体积分 数分析得到氢气泄放至大气环境中的燃爆风险范围， 从而建立不同的氢气 压力和不同的环 境风条件下对应的燃爆风险范围数据库； S4， 对TPRD泄放氢气的燃爆风 险范围进行预警时， 根据实际工况下的储氢罐内剩余氢 气压力和环境 风条件， 从燃爆风险范围数据库中获取实际工况 所对应的燃爆风险范围。 2.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S1中， 对汽 车外部进 行几何参数测量并建立汽 车的三维几何模型， 对暴露在 汽车 外部的TPRD、 TPRD泄放管道、 TPRD泄放口进行几何参数测量并建立TPRD的三维几何模 型， 将 汽车的三维几何模型和TPRD的三维几何模型进行组合， 得到最终的三维几何模型。 3.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S2中， 在三维几何模型外增加计算域， 所述计算域以汽车为中心点， 计算域的长 度大于10倍的汽 车长度， 计算域的宽度大于10倍的汽车宽度， 计算域的高度大于5倍的汽 车 高度； 对计算域进 行布尔减运算， 将三维几何模型从计算域中去除， 形成流体动力学仿 真模 型。 4.根据权利要求3所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S2中， 对流体动力学仿真模型进行网格划分时， 计算域分为内部区域和外部区 域， 内部区域中的网格尺寸小于 外部区域中的网格尺寸； 其中， 所述内部区域是： 以汽车的中心为中心点， 长度为3倍的汽车长度， 宽度为3倍的 汽车宽度， 高度为2 倍的汽车高度所构成的区域； 所述外部区域即为计算域中除内部区域之 外的区域。 5.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S3中， 根据储氢罐内的氢气压力范围， 以固定值作为分隔， 设置若干个不同的氢 气压力； 环境风条件包括风力等级和风向， 根据风力大小设置若干个不同的风力等级， 并设 置了若干个不同的风向， 利用若干个不同的风力等级和若干个不同的风向进 行组合构建不 同的环境 风条件。 6.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S 3中， 模拟储 氢罐内氢气泄放至大气环境中的泄压扩散过程包括： 分析储罐内氢 气降压过程， 根据储罐内氢气压力的变化得到TPRD泄放口处的氢气流速； 根据TPRD泄放口处的氢气流速和环境风条件， 计算不同时刻下流体动力学仿真模型中 各个网格的氢气体积分数。 7.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S3中， 将氢气体积分数处在设定范围内的网格作为风险网格， 即存在燃爆风险；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358169 A 2由风险网格构成的区域即为燃爆风险区域， 根据燃爆风险区域得到TPRD泄放氢气的燃爆风 险范围。 8.根据权利要求7所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 将氢气体积分数处在4% ～75%范围内的网格作为 风险网格。 9.根据权利要求1或7所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TPRD泄放风险预警方法， 其特 征在于， 步骤S 3中， 利用流体动力学计算软件OpenFOAM进行仿真计算， 得到不同时刻下流体 动力学仿真模型中各个网格的氢气体积分数。 10.根据权利要求1所述的基于数值模拟的汽车储氢罐TP RD泄放风险预警方法， 其特征 在于， 步骤S4中， 从燃爆风险范围数据库中先调取与实际工况中环境风条件相同的各个氢 气压力的燃爆风险范围， 再调取出与实际工况中氢气 压力相邻近的两个氢气压力的燃爆风 险范围， 最后对相邻近的两个氢气压力的燃爆风险范围进行线性插值， 得到实际工况所对 应的燃爆风险范围。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358169 A 3