Es wurde das RNG k-? Turbulenzmodell verwendet, um numerisch die Strömungs- und Wärmeübertragungseigenschaften des überkritischen CH₄-H₂-Arbeitsmediums in einem horizontalen Rohr zu simulieren. Die thermophysikalischen Eigenschaften der CH₄-H₂-Mischung mit einem Wasserstoffanteil von 0 bis 30 % sowie der Wärmeübertragungsprozess im horizontalen Rohr bei einem Wasserstoffanteil von 0 bis 15 % wurden analysiert. Der Schwerpunkt lag auf der Untersuchung der Einflüsse der Massenstromgeschwindigkeit (150–250 kg/(m²·s)) und der Wärmestromdichte (150–250 kW/m²) auf die Strömungs- und Wärmeübertragungseigenschaften der CH₄-H₂-Mischung mit 10 % Wasserstoffanteil. Die Ergebnisse zeigen: Beim Anstieg des Wasserstoffanteils von 0 auf 30 % erhöht sich die Pseudokritische Temperatur der CH₄-H₂-Mischung zunächst leicht von 190,4 K und sinkt dann sofort auf 181,7 K, der Pseudokritische Druck steigt von 4,3 MPa auf 12,3 MPa; mit zunehmendem Wasserstoffanteil (0–15 %) wird der Wärmeübergang zwischen Fluid und Wand verstärkt; eine Erhöhung der Massenstromrate verbessert die Wärmeübertragungsfähigkeit der CH₄-H₂-Mischung und verringert die durch Auftriebseffekte verursachte Wärmeübergangsverschlechterung; eine Erhöhung der Wärmestromdichte verstärkt die Wärmeübertragung an der unteren Wand des Gemisches, das vorzeitige Auftreten einer gasähnlichen Schicht schwächt jedoch die Wärmeübertragung an der oberen Wand. Die Erhöhung der Massenstromgeschwindigkeit und der Wärmestromdichte kann den Wärmeübergang in unterschiedlichem Maße verstärken. Die Forschungsergebnisse können als theoretische Referenz für Wärmetauscher des Arbeitsmediums in der Wasserstoff-beimischten Erdgasförderung und in Leistungskreislaufsystemen dienen.

überkritisches Methan;Arbeitsmedium;Wärmeübertragungseigenschaften;numerische Simulation