清洁能源天然气因其廉价、开采运输便捷而广泛应用于工业、社会及日常生活中,压缩天然气(Compressed Natural Gas,CNG)是其主要存储形式之一。长管拖车是运送CNG的主要工具,一旦发生火灾,可能会造成巨大的经济损失和人员伤害。国内外相关标准均要求长管拖车气瓶进行火烧型式试验以研究气瓶在火灾或高温环境下的热响应行为,以此评价其安全性能。气瓶火烧型式试验危险程度高,易发生爆炸事故,因此现有研究多会采用数值模拟方法辅助观测火灾环境下气瓶的热响应行为,从而降低试验风险,加快研究进度,节约经济成本,在较短时间内获得更加准确的结果,并能预测到试验无法得到的压力场、温度场等数据。本研究通过气瓶喷射火火烧试验和数值模拟方法对火灾环境下长管拖车气瓶热响应行为进行研究。针对试验过程,利用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法,完成气瓶火烧试验三维数值模拟,得到气瓶内部压力、温度场在喷射火条件下随时间的变化规律,研究成果如下:(1)针对现代工业中三维小孔喷射火模拟网格无关性研究难度大的问题,提出了以二维模型代替三维模型求解喷射孔网格分辨率方法。研究表明,喷射火数值模拟过程中,二维、三维数值模型网格无关性规律表现一致,但无法保证二维模型多场参数准确性,建议大型喷射流计算域中可采用二维模型确定喷射孔网格所需尺寸,然后再开展喷射火三维模型数值仿真计算。(2)开展了长管拖车气瓶火烧试验,以此建立了长管拖车气瓶火烧试验数值模型,得到了气瓶及瓶内介质热响应规律。结果表明火灾下长管拖车气瓶底部热流密度最大,为气瓶易失效部位。气瓶内气体压力、温度在火灾初期基本不变,但在中、后期呈线性规律上升。试验数据与模拟数据吻合良好。(3)针对长管拖车气瓶防火挡板作用开展了挡板防护下气瓶火烧试验,并通过三维数值模拟研究得到了有无挡板情况下气瓶及瓶内气体响应规律。研究表明无挡板时气瓶内气体温度、压力上升较快,有挡板时气体温度、压力上升较慢,二者结果相差较大,说明火灾环境中气瓶挡板对气瓶具有显著防护作用。