傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭使得新型能源的發(fā)展成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn),其中關(guān)于氫能的研究成為各國(guó)的研究熱點(diǎn)。氫能的有效利用首要解決的是氫能的存儲(chǔ)問(wèn)題,為此國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目（ITER）和中國(guó)核聚變實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目（CFETR）中都涉及到氫的快速存儲(chǔ)問(wèn)題。合金儲(chǔ)氫因其儲(chǔ)氫量大、儲(chǔ)氫條件溫和成為儲(chǔ)氫的一種重要方式,其中ZrCo合金作為一種具有低壓氫同位素捕捉能力的儲(chǔ)氫合金被視為極有可能代替鈾作為ITER項(xiàng)目的重要涉氫工程中的氫儲(chǔ)存材料。另外ZrCo合金儲(chǔ)氫發(fā)生的是可逆的放熱化學(xué)反應(yīng),在反應(yīng)中的放熱效應(yīng)會(huì)對(duì)儲(chǔ)氫反應(yīng)量,儲(chǔ)氫反應(yīng)罐的使用壽命都有影響,因此深刻理解反應(yīng)器內(nèi)的溫度梯度分布及導(dǎo)熱效應(yīng)對(duì)于提高儲(chǔ)氫反應(yīng)器的使用壽命以及提高儲(chǔ)氫量都有重要的影響。因此本文依托項(xiàng)目需要建立ZrCo合金儲(chǔ)氫過(guò)程的含化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)的數(shù)值模型以及含換熱的多場(chǎng)耦合分析數(shù)值模型。在Fluent流場(chǎng)軟件中采用UDF編程的方法實(shí)現(xiàn)源項(xiàng)程序的加載�？紤]多參數(shù)對(duì)ZrCo儲(chǔ)氫反應(yīng)床吸氫過(guò)程溫度變化的影響以及溫度梯度的分布,最后根據(jù)多參數(shù)影響效應(yīng)對(duì)反應(yīng)床進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。因此本文開(kāi)展了如下工作:第一,本文首先建立對(duì)耳式二維吸氫反應(yīng)床體,隨后結(jié)合... 

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)氫研究現(xiàn)狀
        1.2.1 高壓儲(chǔ)氫運(yùn)用研究現(xiàn)狀
        1.2.2 低溫液壓儲(chǔ)氫運(yùn)用研究現(xiàn)狀
        1.2.3 合金儲(chǔ)氫研究現(xiàn)狀
            1.2.3.1 合金儲(chǔ)氫材料運(yùn)用研究
            1.2.3.2 合金儲(chǔ)氫反應(yīng)床設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容與研究思路
        1.3.1 二維數(shù)值模型下一種罐式反應(yīng)器多參數(shù)響應(yīng)效應(yīng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        1.3.2 三維雙層薄壁反應(yīng)器數(shù)值模型建立及模型有限性驗(yàn)證
        1.3.3 三維雙層薄壁反應(yīng)器下多參數(shù)效應(yīng)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    1.4 研究思路框架
2 二維吸氫數(shù)值分析與對(duì)耳式反應(yīng)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    2.1 罐式反應(yīng)器幾何模型建立
    2.2 吸氫數(shù)值模型、傳熱模型與吸氫化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)UDF程序的實(shí)現(xiàn)
        2.2.1 中心反應(yīng)區(qū)含化學(xué)反應(yīng)源項(xiàng)的能量控制方程
        2.2.2 床體傳熱數(shù)值模型建立
        2.2.3 化學(xué)反應(yīng)能量源項(xiàng)UDF程序設(shè)計(jì)與編譯
        2.2.4 初始條件參數(shù)與模型假設(shè)
            2.2.4.1 初始條件參數(shù)
            2.2.4.2 模型假設(shè)
    2.3 參數(shù)效應(yīng)模擬與討論
        2.3.1 不同冷卻介質(zhì)種類的影響效應(yīng)
        2.3.2 冷卻水流速的影響效應(yīng)
        2.3.3 不同外壁材質(zhì)的影響效應(yīng)
        2.3.4 不同徑高比的影響效應(yīng)
        2.3.5 Al粉的混入改變熱導(dǎo)率的影響
    2.4 結(jié)構(gòu)優(yōu)化與設(shè)計(jì)
        2.4.1 方案1-中通冷卻管方式
        2.4.2 方案2-中通冷卻管+傳熱翅片方式
    2.5 本章小結(jié)
3 三維吸氫數(shù)值模型建立與模型有效性驗(yàn)證
    3.1 ZrCo合金儲(chǔ)氫基本理論
        3.1.1 吸氫原理——P-C-T曲線方程
        3.1.2 吸氫速率方程
    3.2 中心反應(yīng)區(qū)數(shù)值模型建立
        3.2.1 反應(yīng)區(qū)質(zhì)量守恒方程建立
        3.2.2 反應(yīng)區(qū)動(dòng)量守恒方程建立
        3.2.3 反應(yīng)區(qū)能量守恒方程建立
        3.2.4 吸氫反應(yīng)能量源項(xiàng)UDF程序設(shè)計(jì)與編譯
    3.3 傳熱傳質(zhì)區(qū)域數(shù)值模型建立
        3.3.1 流固耦合區(qū)傳熱模型
        3.3.2 熱傳導(dǎo)區(qū)域傳熱數(shù)值模型
    3.4 多場(chǎng)耦合模型有效驗(yàn)證
        3.4.1 多場(chǎng)耦合數(shù)值模型
        3.4.2 數(shù)值模型有效性驗(yàn)證
    3.5 本章小結(jié)
4 儲(chǔ)氫參數(shù)效應(yīng)與雙層薄壁反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.1 雙層薄壁式反應(yīng)床模型尺寸
    4.2 雙層薄壁反應(yīng)器網(wǎng)格劃分
    4.3 儲(chǔ)氫操作參數(shù)效應(yīng)
        4.3.1 不同冷卻水流速的影響
        4.3.2 不同初始反應(yīng)溫度的影響
        4.3.3 Cu粉摻雜改變ZrCo合金儲(chǔ)氫層熱容、熱導(dǎo)率效應(yīng)
    4.4 床層結(jié)構(gòu)參數(shù)效應(yīng)
        4.4.1 不同儲(chǔ)氫材料效應(yīng)
        4.4.2 不同儲(chǔ)氫層厚度影響
    4.5 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案
        4.5.1 方案1-30組冷卻通道式
        4.5.2 方案2-24組冷卻通道+儲(chǔ)氫層傳熱翅片式
    4.6 本章小結(jié)
5 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附件1
附件2
個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3677927