仪器仪表学报

作者：徐好进，王 辰，王 雷

单位：徐好进,1.山东大学控制科学与工程学院,,王 辰,1.山东大学控制科学与工程学院,,王 雷,1.山东大学控制科学与工程学院,

关键词：氢燃料电池;引射器;计算流体力学;流场分析;结构优化

基金：国家重点研发计划(2019YFB1504700)项目资助

氢燃料电池无人机发展迅速,但无人机结构紧凑气源容量有限,如何提高氢气利用率,进一步增强续航能力是一个亟待解决的问题。针对该问题,本文设计了引射循环系统,将排空的氢气进行回收利用,以提高氢气利用率。以典型的1.7kW无人机燃料电池为例,采用计算流体力学方法设计了氢循环引射器,并进行性能分析,揭示了不同工况下内部流场特性。结果表明在二次流压力与出口压力压差为10kPa时,一次流压力在300~700kPa的范围内具有良好的引射性能。同时研究了关键结构参数喉嘴面积比(AR)和不同工况对引射性能的影响,研究表明,最佳AR随一次流压力变化而变化,统筹考虑本文选择AR=16,满足了不同工况下的全局最优引射性能,氢气利用率最高提升了30.3%,进一步延长了无人机的续航能力。

来源：2023年第3期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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