IV储氢气瓶加注和排空的 CFD 模拟
核心总结：
4.对于灌装工况，气体温度与过程结束时的测量结果相差约3 °C，衬里与CFRP层界面处的温度略高于4 °C，罐壁圆柱形部分外表面温度小于1 °C。
5.对于排空工况，实验数据与工艺结束时计算值的气体温度差异约为5°–6 °C，衬板与CFRP层界面处的温度差异小于3 °C，罐壁圆柱形部分外表面温度差异约为3°–4 °C。
6.在填充模拟中，气体温度分布是均匀的。在衬里和复合层之间的界面处，由于进入射流的冷却作用，在填充过程中，靠近射流注入的区域与其他区域相比更冷。由于这种效应，界面处最冷区域和最热区域之间的最大温差达到约 30 °C。
7.在排空过程中，气体温度分层显着影响材料中的温度分布。在衬里与复合层的界面处，界面处最冷区和最热区之间的最大温差达到约5 °C，恒定流速为0.376 g/s，前500 s达到约12 °C，其余时间为1.5 g/s。
关键问题：
问题：氢罐充放气过程中温度变化的主要原因是什么？为何需要控制在 - 40°C 至 85°C 范围内？
答案：充气时温度升高是由于气体压缩，放气时温度降低是由于气体膨胀；该温度范围是氢罐的设计极限，超出此范围会影响罐材料（如衬里和 CFRP）的机械性能，可能导致安全隐患或结构损坏。问题：CFD 模拟中采用了哪些关键方法来确保对氢罐充放气过程的准确预测？
答案：① 采用 Redlich-Kwong 实际气体方程，适用于高压下氢气性质计算；② 改进的 k-ε 湍流模型，减少射流扩散率的过度预测；③ 共轭传热模型（CHT），耦合流体与固体（衬里、CFRP）的热传导；④ 对称面简化计算域，在保证精度（温差 < 1K）的同时减少计算时间。问题：充气和放气过程中氢罐内的温度分布有何显著差异？原因是什么？
答案：充气时罐内气体温度较均匀，因充气时间短（<200s）且射流混合作用强；放气时存在明显温度分层（上部高温、下部低温），因放气时间长（数千秒），气体流速低，浮力作用主导，壁面加热的气体上升形成分层。
