随着资源环境问题日趋严重,氢能作为一种环保的新型能源成为各国的关注热点。燃料电池汽车是氢能在交通运输领域中的重要应用。氢气属于易燃易爆气体,且易泄漏并能在空气中快速扩散。氢气一旦由燃料电池汽车氢气系统意外泄漏后,很有可能燃烧或爆炸,对驾驶员及周边环境造成伤害和破坏。因此,本文对燃料电池汽车氢气泄漏扩散过程进行了数值模拟研究,对于氢气泄漏扩散特性的理解与燃料电池汽车氢气泄漏扩散的安全预警具有一定理论意义与工程应用价值。本文以燃料电池半挂牵引卡车为研究对象,分析了燃料电池汽车及车载供氢系统的组成及特性,建立了氢气泄漏扩散过程的数学模型,并完成了燃料电池汽车氢气泄漏扩散过程仿真模型的建立。在建立的仿真模型基础上,对开放和封闭空间下燃料电池汽车氢气泄漏扩散过程及影响因素开展模拟研究。分析了开放空间下,氢气向车尾、向车头和向空间上方泄漏情景下,氢气泄漏过程及扩散浓度分布。仿真分析表明氢气向车尾和向空间上方泄漏时,氢气的分布主要沿泄漏方向不断扩展,但当氢气向车头方向泄漏时,其会在驾驶室后方积聚,这不利于驾驶员安全。此外,以泄漏方向氢气体积分数降至可燃下限0.04作为参考,本文给出了各泄漏情景下氢气扩散的安全距离。并讨论了泄漏速率、风速和风向对开放空间下氢气泄漏扩散的影响。结果表明,泄漏速率显著影响氢气分布范围,环境风主要影响氢气扩散过程,在侧风下氢气扩散效果更好。本文分析了封闭空间中,氢气在多种泄漏情景下的扩散过程及浓度随时间变化情况。仿真研究表明氢气向车尾泄漏时,氢气主要沿空间后壁面向四周扩散,而向车头和向空间上方泄漏情景下,氢气浓度主要沿空间高度方向增加。研究了通风口面积及位置对空间内氢气浓度的影响。氢气向后泄漏情景下,在顶部设置面积不同的通风口未明显改变氢气在空间内的扩散过程,对空间氢气浓度的影响局限于通风口附近。而在空间顶部和后部两不同位置下设置通风口的对比结果表明,后部通风口可使氢气更快扩散至外界环境,显著降低了空间内氢气浓度值及上升速率。