题目：氢燃料飞机机载液氢储罐设计与仿真

二十一世纪能源枯竭问题日益成为各国及各个领域亟需解决的重要问题之一，液氢作为一种特殊的液体燃料，具有高能、无毒、环保等优点，因此，它是一种可再生的“高含能体燃料”。在航空航天领域，液氢相对于其它石化类能源具有诸多优势。以液氢作为新的航空燃料的研究从二十世纪六七十年代已经开始，但是由于液氢具有低沸点、易蒸发等性质，这就为液氢的存储和运输带来巨大困难，也是目前造成液氢无法大规模应用的关键技术瓶颈之一。

本论文是针对目前液氢在航空类飞行器应用上的需求和主要面临的关键问题进行基础研究，对机载液氢储罐的整体结构、绝热方式、高性能的热桥结构、液氢加注/输出系统等进行了研究，论文的主要内容和贡献包括：

1.对目前地面液氢存储类装置和机载液氢储罐的发展状况进行了研究和分析，包括地面固定式存储、地面运输类存储以及世界各国在机载液氢储罐上的发展状况。

2.分析了液氢的理化性质；初步确定了机载液氢储罐主要设计参数，包括实验储罐的容积大小、额定充满率、容器的形状、工作压力与设计压力；为实验储罐初步确定了性能指标，包括储氢质量密度、储罐的液氢日蒸发率等；对机载液氢储罐的整体结构进行了初步设计，设计出一种夹层结构，为对下一步的详细设计提供了指导。

3.论述了目前的低温绝热的常用方式、结构以及整体绝热性能，分析不同绝热类型的应用范围和对象、不同绝热类型的优势和劣势；通过研究，为机载液氢储罐初步选择一种符合要求的高真空多层绝热方式——“GS-80”。

4.根据机载液氢储罐的性能要求，重点对支承结构进行了创新设计，设计出一种氧化锆陶瓷点接触支承结构，并对结构性能进行了计算与验证；根据储罐的特殊要求，设计了储罐的加注、输出等系统，并进行了相关计算。

5.对设计对象进行理论计算，包括稀薄气体的传热计算、一维模型的建立、计算，以及计算结果的分析。

6.用ANSYS软件对等效简化后的模型进行了仿真，提取了仿真结果并将仿真结果和理论计算结果进行对比，分析产生两者差异的原因。