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船用甲烷重整器实验与数值模拟研究的开题报告
引言
随着全球能源需求的不断增长以及环境污染问题的日益严重，人们在寻求新能源和购买环保的清洁能源时引起了越来越多的注意。在这些清洁能源中，甲烷被认为是一种可再生的清洁能源，且使用甲烷作为能源的燃料电池技术也日益成熟。其中，船用甲烷重整器是一种能够将液态天然气（LNG）转化为氢气的重要设备。
船用甲烷重整器作为一种重要的能源转化设备，其研究对于发展清洁能源、促进船舶能源转型具有重要意义。然而，目前对于船用甲烷重整器的研究尚不足够，尤其是在实验与数值模拟方面的研究。
基于此，本文将在对船用甲烷重整器的基础上进行实验与数值模拟的研究，从而深入理解船用甲烷重整器的热力学特性和性能表现，并为船用甲烷重整器的优化设计提供理论基础和技术支持。
研究背景
（1）船舶清洁能源的需求
全球气候变化和环境保护意识的日益增强，以及液化天然气（LNG）的推广应用，都促使人们加速推进船舶清洁化改造，逐渐淘汰传统的重油燃料。现代船舶应用的清洁能源包括液态天然气（LNG）、氢气、电力等。
（2）船用甲烷重整器原理
船用甲烷重整器是将液态天然气（LNG）转化为氢气的设备，通常使用蒸汽重整反应器（SR）来进行反应。SR可以用高温高压水蒸气与LiquefiedNaturalGas（LNG）中的甲烷反应，产生氢气和一定量的二氧化碳。反应的化学方程式如下所示：
CH4+H2O↔CO+3H2(ΔH=206.1kJ/mol)
SR是一种热力学非常活跃的反应器，其热力学特性直接影响其相应转化效率和产物分配等因素。因此，对于该设备的设计和优化，需要深入理解其热力学特性，并在此基础上加以改进。
（3）实验与数值模拟研究的意义
实验与数值模拟是对于船用甲烷重整器进行深入研究和优化设计的两种重要方法。在实验方面，通过对于船用甲烷重整器进行实验，可以检验数值模拟结果的正确性和可靠性，进而加深对于船用甲烷重整器的理解。而在数值模拟方面，通过建立船用甲烷重整器的数学模型，可以对其热力学特性和性能表现进行定量分析和评估，同时也为其优化设计提供了重要的理论基础和技术支持。
研究内容
本文将对船用甲烷重整器的热力学特性和性能表现进行实验和数值模拟研究，具体研究内容如下：
（1）船用甲烷重整器的实验研究
通过设计合适的实验方案，对船用甲烷重整器的热力学特性和性能表现进行实验研究。主要包括以下内容：
1.收集和处理船用甲烷重整器的相关数据，包括温度、压力、流量等指标。
2.基于收集的数据，对于船用甲烷重整器的热力学特性和性能表现进行定量分析和评估。
3.研究不同条件下（温度、压力等）船用甲烷重整器的性能差异，并对其进行比较分析。
（2）船用甲烷重整器的数值模拟研究
通过建立数学模型和运用相应的数值计算方法，对船用甲烷重整器的热力学特性和性能表现进行数值模拟研究。主要包括以下内容：
1.建立船用甲烷重整器的数学模型，并确定相应的边界条件和初始条件。
2.运用计算流体力学（CFD）等数值计算方法，模拟船用甲烷重整器内部的温度、压力、流场等状态，并对其进行定量分析和评估。
3.研究不同条件下（温度、压力等）船用甲烷重整器的性能差异，并对其进行比较分析，并根据结果，对其进行优化设计。
预期成果
通过对船用甲烷重整器的实验和数值模拟研究，本文预期可以实现以下成果：
1.深入理解船用甲烷重整器的热力学特性和性能表现，并对其进行定量分析和评估。
2.研究不同条件下（温度、压力等）船用甲烷重整器的性能差异，提出优化设计方案，并对其进行比较分析。
3.推动船舶清洁能源的发展，为船舶能源转型过程中的清洁能源应用提供理论基础和技术支持。