高压储氢容器的安全性能研究是目前氢能源广泛应用所面临的关键技术,本文以此为背景,在国家“863”高技术项目的资助下,对储氢容器裂纹稳定性以及氢泄漏扩散流场特征进行了较为深入的研究。本文针对储氢容器结构在氢损伤条件下的受力特点以及氢自身的物理化学性质,在分析高压氢气环境下裂纹稳定性及裂纹扩展情况的基础上,通过数值模拟揭示了氢气泄漏扩散流场特征,可为氢气泄漏安全预警系统的设计提供参考。主要完成以下工作:1、以大型储氢容器为研究对象,系统论述了储氢容器壁面上贯穿裂纹的受力以及扩展情况,研究了氢损伤条件下裂纹扩展过程中各种因素之间的物理关系,并对裂纹扩展速度进行了理论分析,同时对判断裂纹稳定性的几种方法进行总结。2、在一定假设条件下,研究了氢气泄漏扩散射流流场的数学模型,并对求解算法进行了详细理论阐述。3、利用有限体积法,运用FLUENT软件对氢气泄漏扩散流场进行了数值模拟,分析自由泄漏空间的氢气泄漏扩散情况,得到了流场的速度、压强、氢气浓度以及氢气可燃区域等物理量的分布情况。同时对比分析了容器体内压、裂纹孔径、外来风等因素对泄漏扩散流场分布的影响。4、通过密闭泄漏空间仿真分析,对氢气泄漏扩散非稳态流场进行研究,描述并分析了氢气泄漏扩散随时间的变化过程。针对单通风口情形,分析了通风口大小及位置对流场分布的影响。对比分析了自由空间与单通风口空间氢泄漏扩散中氢浓度的分布特点,并根据计算仿真结果,对氢泄漏预警系统的传感器布局提出了合理化建议。