70 MPa氢燃料加注设备泄漏安全性的多尺度数值模拟与风险评估

本文针对70 MPa高压氢燃料加注站（HRS）核心设备的安全性问题，通过计算流体力学（CFD）模拟揭示了加注软管泄漏引发的爆炸超压（峰值19.6 kPa）与喷射火焰（致死辐射通量>400 kW/m2）风险特征，提出21米安全距离阈值，为氢能基础设施设计提供关键数据支撑。

　　

Highlight

本研究通过FLACS软件对70 MPa氢燃料加注机开展多场景仿真，首次系统量化了软管泄漏事故中爆炸与火焰辐射的双重风险。

Explosion

氢扩散模拟显示：全尺寸泄漏时可燃气体云（浓度4%-75%）被限制在有限空间，爆炸超压峰值仅19.6 kPa，远低于致死标准。有趣的是，障碍物会通过湍流效应使火焰加速，但20米外风险几乎不受影响。

Quantitative risk assessment

定量风险评估揭示：喷射火焰才是"头号杀手"——14.4米内辐射热通量可达400 kW/m²（相当于太阳表面热流的40倍！）。概率模型证实，设备21米外年死亡风险<10^-6，符合国际安全标准。

Investigation on a hydrogen refueling island

双加注机岛情景模拟发现：顶棚和立柱会像"隐形围墙"般阻碍氢气扩散，使可燃云体积扩大1.8倍。但令人欣慰的是，这种"围堵效应"对20米外区域的风险影响微乎其微。

Conclusions

本研究为70 MPa加注机画出了清晰的安全边界：①爆炸风险可控；②火焰辐射是主要威胁；③21米是黄金安全距离。这些发现如同给氢能基建装上了"风险导航仪"。