燃料电池船舶氢泄漏扩散数值模拟研究开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

氢能作为一种清洁、高效、可持续的能源，在全球范围内受到越来越多的关注。

燃料电池作为氢能利用的重要方式之一，具有能量转换效率高、零排放等优点，在船舶动力系统中的应用前景广阔。

然而，氢气易泄漏、易燃易爆的特性也给燃料电池船舶的安全运行带来了挑战。

2. 本选题国内外研究状况综述

燃料电池船舶氢泄漏扩散数值模拟研究近年来受到国内外学者的广泛关注，相关研究成果不断涌现。

#国内研究现状国内学者在燃料电池船舶氢泄漏扩散方面开展了一系列研究工作，主要集中在以下几个方面：
氢泄漏扩散模型研究:部分学者基于计算流体力学(cfd)方法，建立了燃料电池船舶舱室、甲板等区域的氢泄漏扩散模型，研究了不同泄漏速率、泄漏位置、通风条件等因素对氢气扩散的影响。

氢风险评估方法研究:部分学者结合国内外相关标准，开展了燃料电池船舶氢风险评估方法研究，提出了基于风险矩阵、故障树分析等方法的氢风险评估体系。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

1. 主要内容

本研究将以燃料电池船舶为研究对象，采用数值模拟的方法，研究不同泄漏条件下氢气的扩散规律，并进行风险评估，主要研究内容如下：
1.燃料电池船舶氢泄漏扩散数值模型的建立：基于计算流体力学(cfd)理论，建立燃料电池船舶典型舱室或开放甲板环境下的三维氢泄漏扩散模型。

考虑氢气的物理化学特性、泄漏过程中的相变传热、环境风速风向等因素的影响。

4. 研究的方法与步骤

本研究将采用理论分析、数值模拟和结果分析相结合的研究方法，具体步骤如下：
1.文献调研阶段：收集并阅读国内外关于燃料电池船舶氢安全、氢泄漏扩散、数值模拟和风险评估等方面的相关文献，了解国内外研究现状、最新进展和存在的问题。

重点关注氢气泄漏扩散机理、数值模拟方法、模型验证方法以及风险评估指标体系等方面的研究成果。

2.模型建立阶段：根据研究目标和内容，确定数值模拟软件和计算方法，选择合适的湍流模型、组分输运模型等。

5. 研究的创新点

本研究的创新点在于：
1.针对燃料电池船舶的特殊应用场景，建立高精度、可信度高的氢泄漏扩散数值模型，并考虑船舶运动、环境风场等因素的影响，以更准确地预测氢气扩散规律。

2.结合数值模拟结果和风险评估方法，建立燃料电池船舶氢泄漏风险评估体系，为船舶设计、建造和运营提供安全指导。

3.基于研究结果，提出降低燃料电池船舶氢泄漏风险的有效措施，例如优化通风系统设计、设置氢气传感器、制定应急预案等，为保障燃料电池船舶安全运行提供技术支持。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

1.王乐,徐敏义,郭春雨,等.船舶氢泄漏与扩散特性研究进展[j].中国安全科学学报,2022,32(03):16-25.

2.张华,吴卫国,李帅,等.基于计算流体力学的船舶舱室氢气泄漏扩散研究[j].船舶工程,2021,43(s1):131-135.

3.毛志强,黄震,顾跃,等.基于cfd的船舶氢气泄漏扩散模拟研究[j].船舶力学,2021,25(06):707-718.