[发明专利]一种车载储氢瓶快速加注方案的优化方法和系统

说明书

本发明涉及一种车载储氢瓶快速加注方案的优化方法和系统，方法包括：获取车载储氢瓶的结构和材料参数，构建储氢瓶的CFD仿真模型；采用最优拉丁超立方设计方法，获取以环境温度、预冷温度、初始压力和质量流量为变量的若干试验点；对试验点进行CFD仿真计算，得到各个快速加注方案的加注时间、最高温度和预冷能耗；根据若干试验点及其对应的快速加注方案，建立Kriging无偏近似模型；在Kriging无偏近似模型中，设置最高温度约束条件，以加注时间最短和预冷能耗最低为目标，对不同环境温度和初始压力的初始条件进行优化，获取质量流量和预冷温度的优化解。与现有技术相比，本发明能大幅减少计算时间，快速确定满足各种实际需求的最优的储氢瓶快速加注方案。

技术领域

本发明涉及车载储氢瓶快速加注技术领域，尤其是涉及一种车载储氢瓶快速加注方案的优化方法和系统。

背景技术

燃料电池汽车车载储氢瓶在加注时必须考虑瓶内的温升，过高的温度将会对储氢瓶材料的安全性能产生影响，造成安全隐患。因此需要针对不同条件下的储氢瓶提出不同的加注方案。

现在加氢站普遍采用预冷的方式进行快速加注，如果对所有情况都采用相同的预冷条件，将耗费大量不必要的能源。因此便产生了关于加注时间、气体最高温度和预冷能耗的多目标优化问题。

计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)是以电子计算机为工具，应用各种离散化的数学方法，对流体力学的各类问题进行数值实验、计算机模拟和分析研究的方法。应用该方法，可精确、有效地对储氢瓶加注过程进行仿真模拟，是研究流体力学的有效工具。该方法的缺点是计算十分耗时。实际加注过程中储氢瓶的初始条件各不相同，针对所有情况都进行CFD仿真将需要相当高的时间成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在针对所有情况都进行CFD仿真将需要相当高的时间成本的缺陷而提供一种车载储氢瓶快速加注方案的优化方法和系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种车载储氢瓶快速加注方案的优化方法，包括以下步骤：

获取车载储氢瓶的结构和材料参数，构建储氢瓶的CFD仿真模型；

在所述储氢瓶的CFD仿真模型中，采用最优拉丁超立方设计方法，获取以环境温度、预冷温度、初始压力和质量流量为变量的若干试验点；

对所述若干试验点进行CFD仿真计算，得到各个快速加注方案的加注时间、最高温度和预冷能耗；

根据所述若干试验点及其对应的加注时间、最高温度和预冷能耗数据，建立Kriging无偏近似模型；

在所述Kriging无偏近似模型中，设置最高温度约束条件，以加注时间最短和预冷能耗最低为目标，对不同环境温度和初始压力的初始条件进行优化，获取质量流量和预冷温度的优化解。

进一步地，所述优化方法还包括对所述Kriging无偏近似模型进行验证，具体为：

采用所述最优拉丁超立方设计方法，重新获取若干个验证试验点；

对所述若干验证试验点进行CFD仿真计算，得到CFD仿真结果，该CFD仿真结果包括各个快速加注方案的加注时间、最高温度和预冷能耗；

将所述若干个验证试验点载入所述Kriging无偏近似模型中，得到近似模型结果，该近似模型结果包括各个快速加注方案的加注时间、最高温度和预冷能耗；

根据所述CFD仿真结果与近似模型结果进行误差分析，判断所述Kriging无偏近似模型的预测结果是否在预设的误差范围以内。

进一步地，所述Kriging无偏近似模型集成在ISIGHT软件中。