车载LNG气瓶烘箱CFD分析及优化

车载LNG气瓶烘箱内温度的大小和均匀性直接决定了气瓶表面温度分布,对抽真空效果影响很大,是制造优质LNG气瓶的关键。但车载LNG气瓶烘箱体积较大,内部流场实验测试难度大、成本高。为快速得到烘箱内的温度分布,采用CFD方法对烘箱内流场进行数值模拟,并进行了烘箱管道布局优化。结果显示,烘箱内末端热风流速明显大于前端,且热风穿过气瓶体时形成的旋涡阻碍了热量传递,导致烘箱内温度分布不均;烘箱内56个气瓶体和流场的温度分布规律相似,表面最高、最低温度分别为143.4℃和129.6℃;设计了3种回风管道布局,烘箱内气瓶平均温度呈现Type1> Type2> Type0,且越靠近进风管道末端气瓶温度越高。

基于升压速率的车载LNG气瓶绝热性能检测方法

针对车载LNG焊接绝热气瓶高真空多层缠绕绝热的结构特性,提出了一种可以间接对其绝热性能进行检测的方法,利用瓶内低温介质封闭升压,以压力升高的速率来评估气瓶的绝热性能。通过对气瓶封闭升压和自然汽化两种试验过程进行热力学分析,推导了升压速率与日蒸发率的相关模型。

基于GPRS无线传输的车载LNG气瓶监测系统研究

为了确保LNG动力汽车的安全稳定运行,提出一种基于GPRS无线传输的车载LNG气瓶监测系统。该系统以STC51单片机为主控芯片,主要设计甲烷浓度采集电路、温度采集电路、LCD显示电路、蜂鸣器报警电路、GPRS无线通信电路等,可把测量的数据通过GPRS网络发送到服务器中,最后将传输的数据在LabVIEW平台上处理后显示,实现气瓶安全的在线监测。实验结果表明,该系统可准确地检测甲烷浓度值及罐体与环境温差,在不良状况时能及时有效地报警,达到实时预警的目的。

车载LNG气瓶尾端支撑结构传热比较

利用有限元模拟了500 L车载LNG气瓶尾端支撑结构在稳态导热下的温度场分布,并对十字形、圆盘形和碗形3种不同的支撑结构漏热量进行分析。通过改变3种支撑结构的支撑板尺寸,对比3种结构的传热量发现:十字形支撑和圆盘形支撑的支撑板尺寸改变会造成漏热量的显著变化,而碗形支撑的漏热量对支撑碗直径的变化较不敏感;且碗形支撑的整体漏热水平显著高于十字形支撑和圆盘形支撑。

扁长型车载LNG气瓶设计及应力分析

为了提高汽车的空间利用率,基于异形容器设计原则,设计一种新型扁长型车载LNG气瓶,并进行受力分析。首先,利用压力容器试算法,确定LNG气瓶各关键尺寸;然后,利用非线性屈曲和应力分析,从结构稳定性和强度角度进行优化,优化后的结果显示气瓶最大应力减小了45.2%;最后,采用应力线性化对气瓶受力进行分析,发现定义6个关键路径能满足强度限制标准。

车载LNG气瓶绝热性能定期检测方法分析

车载LNG气瓶采用真空绝热技术实现LNG的长期贮存,达到节能减排,低温绝热性能是衡量产品综合性能的重要依据之一。目前,车载LNG气瓶的低温绝热性能在出厂前已经进行了检测,国家已经建立了相关测试标准和判别标准,规定了检测方法和评价依据,但使用过程中的绝热性能定期检测一直是行业内的短板,相关标准和法规还不完善,存在使用安全隐患。通过结合车载LNG气瓶的产业现状,分析了车载LNG气瓶定期检测现状,在此基础上提出了车载LNG气瓶绝热性能定期检测的检测流程、检测方法、判别依据及验证要求等。

LNG出租车储液瓶供气系统的研制开发

介绍了一种LNG出租车储液瓶供气系统,其使用燃气的供给不需要用泵或专用的增压汽化器,简化了系统结构,提高了其工作可靠性,同时降低了制造成本,储液瓶内外胆全不锈钢结构,坚固耐用,使用寿命长,而且,设计科学合理的储液瓶内胆内部支撑结构,保证了储液瓶车载运行的安全。

车载LNG气瓶绝热性能便携式测试方法研究

基于车载LNG气瓶结构原理、现有检测方法和经济成本,采用定压方法进行了LNG气瓶绝热性能快速测试的实验研究。结果表明,在气瓶运行压力下,采用层流式质量流量计和压力控制器通过特定算法可以有效地反映气瓶的绝热性能,显著提高检测效率。

扁长型车载LNG气瓶振动特性分析

随着车载LNG气瓶向大容积方向发展,为了高效利用空间,开发了异形气瓶,但对于异形气瓶的抗振性能,尚缺少相关研究。以一种扁长型车载LNG气瓶为研究对象,利用有限元方法对其振动特性进行研究。分析结果表明,该气瓶发生共振时,在竖直方向上的位移响应远大于另外两个方向,其中一阶固有频率较低但共振响应很小,设计计算时可忽略该共振频率;气瓶二阶(三阶)固有频率附近发生共振时位移响应很大,是最危险的共振频率;四阶及其以上共振频率较高,共振时位移响应很小,车载时不易发生类似共振情况。

车用LNG供气系统调压阀失效模式分析及改进方法

针对车用LNG供气系统调压阀的原理进行分析,并对调压阀在车辆上的应用进行分析与总结,归纳了车用LNG供气系统调压阀的失效模式,并对车用LNG供气系统调压阀从设计中进行改进并进行优化。

充装量及筒体长度对车载LNG气瓶共振频率影响的数值模拟分析

以大容积车载液化天然气(LNG)气瓶为研究对象,分析不同充装量和不同筒体长度下的各阶共振频率随这两个参数变化的规律。当筒体长度不变时,随着充装量的增加,气瓶共振频率逐渐减小,按照标准最大允许充装率90%时,气瓶一阶共振频率已减小到国标允许的40 Hz以下,使用时容易引起气瓶内胆轴向窜动引发失效。当充装率90%保持不变时,随着筒体长度的增加,气瓶共振频率也呈现减小的趋势,当筒体长度为原长的0.8倍时,气瓶共振频率便低于40 Hz,而且随着长度增加将进一步降低,产生共振可能性加大,不满足国家对车载气瓶共振频率的要求。上述研究说明,评价气瓶抗振性能时应考虑内部介质充装率的影响,建议采用最大充装率为90%的气瓶作为判定该类型气瓶共振频率是否达标的条件。另一方面,当采用增加筒体长度扩大盛液容积时要注意共振频率随筒体长度降低的问题,避免结构振动破坏。

车载LNG气瓶液体晃动数值分析方法对比

工程上通常将车载LNG气瓶内液体晃动简化为静力问题来计算,这与真实受力情况存在较大差异。用流固耦合方法计算了不同工况下气瓶应力随时间的动态响应,并与等效静力计算结果进行对比分析。结果表明:当气瓶受到液体晃动冲击载荷时,应力强度呈现先增大、后减小的趋势,最后趋于稳定值,最大应力可达静止状态的2倍左右;对等效静力法进行修正,获得了不同方向惯性加速度作用下气瓶的液体晃动影响系数上限值,随着充装率增加,各方向的晃动影响系数均逐渐减小;满载时气瓶应力最大,实际工程应用时,可取晃动影响系数为1.3来校核气瓶强度。

超大容积车载LNG气瓶振动特性分析

随着车载LNG气瓶向大容积方向发展,振动失效逐渐成为其重要的破坏形式之一。本文以一种超标准的大容积车载LNG气瓶为研究对象,利用有限元方法对其振动特性进行研究。分析结果表明该气瓶一阶固有频率较低但共振响应很小,设计计算时可忽略该共振频率;气瓶二阶固有频率发生共振时位移响应最大,是最危险的共振频率,气瓶设计时应保证此共振点不在8～40 Hz内,避免车载时发生共振;三阶及其以上阶次共振频率较高,实际使用中较难发生类似共振现象,但相关结果能反映出气瓶结构的薄弱环节,为设计提供参考。

车载LNG气瓶在高温下热力学参数的变化研究

为研究高温下气瓶内LNG质量、蒸发量、温度和压力随时间的变化规律,以LNG为工质,选取常用的365 L规格的气瓶进行传热计算,环境温度分别取40℃、270℃和600℃。采用饱和均质模型,根据饱和状态下的热力学关系,拟合出甲烷物性参数与温度的关系并编制了程序。结果表明,在计算方法得到液氮实验数据验证的前提下,得到了在不同温度下、绝热层是否损坏时,气瓶内热力学参数随时间的变化规律。在蒸发的初始阶段时,介质温度上升速率、LNG蒸发速率和气瓶内介质升压速率较慢,而后速率增快。当环境温度增加时,三者速率随之增快。在绝热层未损坏时,三者速率较慢。由于相变所产生的蒸发气(BOG)质量最终达到气瓶内介质总质量的0.59%。

基于无线通信的LNG气瓶液位监测系统设计

液化天然气(LNG)是目前公认的一种清洁能源,以LNG为燃料的汽车已投入使用;LNG车载气瓶是LNGV车载燃料汽车动力系统的核心部分,为保证车载气瓶使用过程中的安全性,需实时监控LNG气瓶液位参数,故设计一种基于无线通信的LNG气瓶液位监测系统;系统利用电容式液位传感器对液位对象进行测量,通过无线通信技术将数据进行传输,选用STM32单片机作为中央处理单元,完成对数据的处理与判读,达到LNG车载气瓶液位监测工作要求;经反复验证,系统运行可靠且测量误差不超过1.5%,完全满足LNG气瓶液位监测要求。

基于应力分析的车载低温绝热LNG气瓶的结构优化和疲劳寿命研究

为了使车载低温绝热LNG气瓶在服役周期内安全运行,对车载低温绝热LNG气瓶整体结构开展了各典型工况下的强度分析、结构优化和疲劳寿命预测,完成了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在5 g冲击下的全流程安全性评价。仿真分析了车载低温绝热LNG气瓶整体结构在6种典型工况下的应力并对结构不连续处进行应力评定,基于整体结构的应力分析对后支撑结构进行了优化,并对最关键主承压结构内胆开展了疲劳寿命预测和评定。通过全流程的应力和疲劳分析、评定研究,结果表明:车载低温绝热LNG气瓶整体结构满足强度要求;通过后支撑的优化,应力最高降低了53%,在最恶劣工况下,应力变化幅值由优化前的78.2 MPa下降为优化后的1.3 MPa,后支撑的疲劳寿命大幅提高;整体结构的疲劳寿命远高于各工况的许用寿命。

车载LNG气瓶在振动和冲击载荷作用下的失效研究及风险应对措施

车载LNG气瓶是为LNG汽车提供燃料贮存及自动连续稳定供给的主要设备,在实际使用过程中会随着LNG汽车的颠簸、加速、减速及转弯而发生振动,特别是在山区、矿场等路面环境比较差的路况下,汽车在经历急刹车、路面凹坑等极端状态时,由于瓶体自重以及内部贮存液体的急剧晃动而产生较大的振动和冲击载荷,影响气瓶的安全使用。因此,针对车载LNG气瓶在振动和冲击工况下的失效模式进行研究并提出相应的风险应对措施具有十分重要的意义。本文介绍车载LNG气瓶发展和结构,分析目前已有的对振动和冲击载荷作用下车载LNG气瓶失效研究存在的不足之处,以及车载LNG气瓶失效模式,针对失效模式提出风险应对措施。

车载LNG焊接绝热气瓶绝热性能测试研究

分析比较了多种车载液化天然气焊接绝热气瓶的绝热性能评价方法,确定了静态蒸发率为其绝热性能综合评价方法。通过实验的方法分析比较了液氮、LNG两种介质以及压力、温度对车载液化天然气焊接绝热气瓶静态蒸发率的影响。实验表明,可以用LNG介质替代液氮进行车载液化天然气焊接绝热气瓶蒸发率测试,压力、温度可通过公式修正得到静态蒸发率值。

电容式液位计在车载LNG气瓶中的应用

简要介绍了电容式液位计的使用原理,总结分析了车载LNG气瓶电容式液位计实验项目及实际应用中存在的问题,并对车载LNG气瓶电容式液位计的发展前景进行了展望。

几种车载LNG气瓶后端支撑结构性能对比与选用讨论

介绍了车载LNG气瓶几种支撑结构,并对每种结构的导热计算方法和模拟分析方法做了介绍,举例对比了几种结构的导热和受力情况,结合实际应用和试验验证,给出了一般设计选用方法。