空气冷凝影响下的超临界氢传热特性

来源：同济大学学报·自然科学版杂志2025年第9期北京时间：

作者：薛明喆，刘家宁，杨靖丞，吴昊，朱绍伟，张存满

单位：1.同济大学 汽车学院，上海 201804;2.同济大学 机械与能源工程学院，上海 201804

摘要：采用数值模拟方法，利用Fluent软件和用户自定义函数（UDF）对内外流体及管壁的耦合二维传热过程建模并仿真。以理论计算得到的出口温度和传热系数结果作为参考，通过计算流体力学仿真计算方法，探究在管外存在空气液化现象的场景下，超临界氢在不同入口状态及不同外界空气域时的传热特性。结果显示，在空气液化现象为主导的液氢温度段（50~70 K），外界空气温度对整体传热效果的影响可忽略不计，即使空气流速达到8 m·s-1时，对总换热系数的提升也仅为20%；采用强制对流提高空气流速，改变环境温度和入口端流量，都不能显著提升该温度段的总传热系数，该温度段的总传热系数主要受蒸汽液化传热系数的影响，即低温流体温度的影响占主导。

关键词：高压超临界氢,空气冷凝,流固耦合传热,数值模拟

基金资助：国家重点研发计划（2022YFB4002800）