评估小型飞机使用氢燃料的阻力影响：一项初步数值分析
流体动力学
2023-10-03 v1
摘要
对更清洁、可持续航空燃料的迫切需求推动了将氢用作航空传统碳氢燃料潜在替代品的兴趣。然而，由于氢的体积能量密度较低，等效能量需要更大燃料体积，向氢过渡面临重大挑战。本研究使用计算流体动力学（CFD）模拟，借助 ANSYS Fluent 2022 R1 求解器，对小型飞机（具体为 Bonanza G36）采用氢燃料的空气动力学影响进行初步探究。考虑了三种氢燃料：350 bar 气态氢、700 bar 气态氢与液氢。尽管相较汽油燃料重量有望减少 64%，但氢燃料所需体积显著增加，较基准情形为 263% 至 896% 不等。阻力量化了空气动力学影响，研究显示 350 bar 气态氢、700 bar 气态氢与液氢分别带来 67.32%、48.42% 与 27.05% 的阻力增加。尽管发现构成挑战，其也为探索创新燃料箱设计与减阻技术以缓解这些影响提供了平台。本研究强调了航空向氢燃料过渡所涉及的复杂性，为引导迈向可持续航空的进一步研究提供了宝贵见解。
引用
@article{arxiv.2310.01265,
title = {Assessing the drag implications of hydrogen fuel utilization in small aircraft: a preliminary numerical analysis},
author = {Serena Zhang and Dong Eun Lee and Li Qiao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.01265},
year = {2023}
}