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(yīng)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(guān)注。流體帶電問題受到流速、溫度、固體材料性質(zhì)等多方面的影響，涉及到流體力學(xué)、靜電學(xué)和熱力學(xué)等多個(gè)學(xué)科，深入開展對該問題的研究具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　本文在理論研究基礎(chǔ)上建立了一個(gè)適用性廣的計(jì)算模型，并通過搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行

2、了相關(guān)測試，驗(yàn)證了所提出理論模型的準(zhǔn)確性，并將模型應(yīng)用于液氫的實(shí)際運(yùn)輸算例，為之提供指導(dǎo)。
　　具體地，首先在文獻(xiàn)調(diào)查的基礎(chǔ)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(jī)理和影響因素。之后建立了管內(nèi)流流體靜電電荷密度計(jì)算的數(shù)學(xué)物理模型，針對流體帶電問題中的流動(dòng)特點(diǎn)，提出用二階迎風(fēng)格式和中心差分格式求解電荷密度方程，使用 Matlab數(shù)學(xué)工具得到仿真結(jié)果，得到了速度、溫度等參數(shù)對管內(nèi)電荷密度分布的影響。隨后，以模

3、型驗(yàn)證為出發(fā)點(diǎn)，確定了實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置，以旋轉(zhuǎn)圓盤系統(tǒng)為基礎(chǔ)搭建了流體起電速率測試實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行測試，根據(jù)所得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對速度、溫度、轉(zhuǎn)盤材料等因素的影響進(jìn)行了定量和定性分析。理論和實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)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(chǔ)存于儲(chǔ)罐內(nèi)的帶電流體為研究對象，得到儲(chǔ)罐內(nèi)流體靜電位的計(jì)算模型，通過數(shù)學(xué)求解得到了流體電荷密度、相對介電常數(shù)和儲(chǔ)罐半徑、徑高比等結(jié)構(gòu)參數(shù)對儲(chǔ)罐內(nèi)靜電位分布的影響規(guī)律。根據(jù)