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光面式高压氢气泄漏快速可视化检测方法及数值仿真研究

苗扬  陈彦京  王凯  齐巍  卢强  张蒙  
【摘要】:针对高压氢泄漏扩散的检测问题,国内外学者利用实验和数值模拟等方法进行了相关研究,提出了一些检测方法,这些检测方法结果可靠,但是普遍的不足之处是检测反应速度慢。本文提出了一种光面式高压氢气泄漏快速可视化检测方法,利用半导体激光器发射激光,通过柱面透镜组及反射镜后形成光面(laser sheet)照射储氢罐,利用安装在储氢罐上方特定位置的CCD相机拍照采集图像并传输至计算机,经数字图像处理后对高压氢气泄漏情况进行鉴别。基于该方法开展仿真实验,建立高压氢气射流的分层流动模型,实验结果与前人研究的实验公式吻合,证明了该方法的可行性;开展了泄漏口直径为1 mm时,3,5,7 MPa压强的仿真实验,以及压强为5 MPa时泄漏口直径为0.5,1,1.5 mm的仿真实验,获得了高压氢气泄漏口直径与特定高度、气射流边界层直径的解析关系,以及高压氢气压力与射流边界层直径的解析关系,为实现高压氢气泄漏快速准确检测提供了有力支撑。

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