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。

某天然气重卡LNG气瓶支架开裂问题强度疲劳分析

针对某天然气重卡车辆耐久试验中液化天然气(LNG)气瓶支架开裂问题,从强度分析和疲劳分析维度考核该结构的耐久性能,分析问题区域与实车路试结果一致,同时针对存在的风险进行结构优化后在后续验证中问题得到解决,说明该仿真分析方案的合理性,能够有效保障该类结构的耐久性能。

车用LNG气瓶检测站天然气回收装置设计

随着车用LNG气瓶的普及,其定期检验遇到的问题也随之增多。对车用LNG气瓶定期检验的现状做了阐述,并针对目前检验过程中遇到的气瓶增压速度慢、浪费能源及噪音污染的问题提供一种解决方法:为气瓶检测站研制配套一种车用LNG气瓶气体回收、增压、液化、再利用装置。实施后可在不增加能耗的前提下,利用原排放的天然气进行快速增压。其成本低、操作简单,实现了车用LNG气瓶定期检验高效、环保、安全的要求。

缸内直喷LNG发动机工作过程的数值模拟

以一台4气门车用汽油机改装的缸内直喷LNG发动机为研究对象,应用STAR-CD软件建立了缸内直喷LNG发动机工作过程的计算模型,对其工作过程进行了数值模拟,并分析了缸内直喷LNG发动机工作过程中缸内流场的动态特性及其温度场、压力场的变化.结果表明,在进气过程,进气道和气缸内会出现强烈的湍流运动;随着进气过程的持续,缸内压力会变得均匀;燃烧过程中,气缸内局部会出现温度过高.

LNG气瓶传热性能的数值模拟

用有限元分析方法模拟了200 L LNG气瓶容器在稳态导热情况下的整体温度场分布,并对不同充满率下的漏热量进行了计算,漏热量的计算结果与文献中的试验结果一致,说明本研究方法切实可行.根据内容器高径比H/D的不同对气瓶结构进行优化,计算结果表明:在相同充满率下,高径比H/D越大,漏热量越小.

LNG车用气瓶颈管结构参数优化

运用ANSYS有限元软件对不同颈管尺寸参数的气瓶模型进行应力分析和评定,在满足强度要求的前提下,对相应颈管尺寸的气瓶进行绝热性能分析。采用正交试验方法,分析各因素对气瓶绝热性能的影响规律,确定了最优的设计方案,为不同型号LNG气瓶颈管的结构尺寸参数设计提供参考。

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。

车载LNG储气瓶辅助安全阀燃气扩散的数值模拟

采用FLUENT软件,选择SPMPLES算法,建立车载LNG储气瓶辅助安全阀开启时天然气扩散的预测模型。模拟了两种风速条件下,低温天然气扩散在大气中的浓度分布和温度分布。根据计算结果分析了扩散形成危险区域与风速的关系,为在紧急情况下LNG储气瓶辅助安全阀开启后天然气扩散制定救援措施提供理论参考。

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。

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。

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。

车用LNG气瓶定期检验技术探讨

介绍车用LNG气瓶检验现状以及存在的问题,说明目前检验方法不适应车用LNG气瓶检验。分析该类型气瓶常见问题和失效情况,提出应根据气瓶可能存在的失效类型以及总体状况制定不同检验方案,宜采用在线检验和拆瓶检验相结合的方法,首次检验以在线检验为主,状况不好的气瓶以及第二检验周期气瓶采用拆瓶检验。该检验方法可以保障气瓶安全运行,同时降低检验对气瓶运行时间及成本造成的不利影响,具有科学性和经济性。

车载LNG气瓶跌落冲击分析

文章针对车载液化天然气(liquefied natural gas,LNG)气瓶的跌落风险,选择不同跌落高度和跌落角度对LNG气瓶跌落所受冲击进行数值分析。对跌落高度分析显示,高度越高则筒体变形量及所受冲击越大,且最大应力出现在气瓶筒体的筒身与前封头的连接处;对跌落角度分析显示,在倾斜45°跌落时筒体的最大加速度最大,产生的相应的等效应力也最大。分析结果为车载LNG气瓶的设计、制造及使用提供了参考依据。

缸内直喷LNG发动机燃烧过程测量分析

将1台直列4缸汽油机改装为缸内直喷LNG发动机,用自行开发的发动机工作过程测量分析系统测量其缸内压力。分析了标定转速和最大扭矩转速下最高燃烧压力、压力升高率、缸内温度的变化,并计算分析了其放热规律。结果表明:与汽油机相比,改装后的天然气发动机燃烧较慢,后燃现象较严重;最大扭矩点的最大压力及最大压力升高率大于标定点;转速不变时,随着负荷的增加,最高燃烧压力增大,对应相位提前,燃烧始点提前,缸内温度升高,最大放热率增加,最大放热率所对应的曲轴转角也相对提前。

用于LNG车载瓶液位测量的应变式称重计的设计及实验研究

为了提高LNG车载瓶液位测量的精度、稳定性和智能化,设计了一种应变式称重计。通过数值模拟对晃动工况下车载瓶应力分布进行了模拟计算,分析结果用以指导应变式传感器的放置方式。对适用于LNG车载瓶液位测量的软件系统进行了设计,实现了传感器数据的自动采集处理、滤波以及液体余量计算。最后,对应变式称重计进行了静态和动态液位测量实验。结果表明:设计后的应变式称重计提高了LNG液位测量的精度、稳定性和智能化,在环境条件较为温和以及路面较平坦时,更适合用于LNG车载瓶的液位测量。

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。

车用LNG气瓶绝热性能在线监测与评价方法

车用LNG低温绝热气瓶是LNG汽车的关键储能设备,其绝热性能与车辆的安全密切相关,需定期对气瓶绝热性能进行检验,现有的定期检验存在操作复杂、检验周期长等问题。设计了车用气瓶参数在线监测装置,结合无线通讯技术,构建气瓶的安全健康远程管理平台。通过试验测量不同状态下气瓶的静态蒸发率和维持时间,得到真空度破坏前后气瓶内压力变化曲线。分析试验数据发现真空度破坏前后,气瓶升压速率存在明显差异,以此可实现对气瓶健康状况的评估。有望通过对气瓶升压速率的监测实现气瓶检验检测效率以及设备风险预警时效性的提升。