能源危机与生态环境恶化迫使人们着眼绿色可再生能源的发展。近年来随着移动设备上氢燃料电池技术发展的不断成熟,氢能的开发与使用也迅速成为研究的热点。然而氢气存储和运输上的困难,成为限制其进一步发展的主要障碍之一。目前储氢材料与高压储氢技术在发展上也处于瓶颈时期。在该背景下,富氢燃料通过重整反应现场制氢的方法,因其简单便捷的优点,一经提出便迅速受到人们的关注。其中,甲醇因其温和的反应条件,产物中CO含量低等原因,成为重整制氢最合适的燃料之一。课题设计了一种新型的甲醇水蒸气重整制氢反应器,并通过数值模拟与实验相结合的方法,确定最佳操作条件。利用三维绘图软件UG建立单片重整反应器的三维物理模型。通过ICEM与FLUENT建立重整反应器流动分配以及重整反应的数值计算模型。以C语言程序编写重整反应过程中的动力学方程以及必要的物性参数。经网格无关性验证,排除网格数量对计算结果的影响。对比部分学者已经完成的研究成果,通过复现其中的结果,验证模型设置与C语言程序正确可行。基于最小熵产法确定反应器入口歧管相邻两级通道之间在特征尺寸上的数学关系。综合实际加工的经济性与操作便捷性,确定入口歧管结构中各通道的截面尺寸。参考数值模拟的计算结果,确定合理的入口结构参数。对比梯形、歧管、矩形三种不同的出口结构对反应器均匀性和压降的影响,并最终选定具有矩形分布腔的出口结构。选取反应通道长度,确定反应器三维结构。并与传统Z型重整反应器在同尺寸下进行对比,评价新型重整反应器的性能表现。选取合适的动力学方程,编写控制重整反应过程和必要物性参数的C语言程序,使用经验证后网格密度等级与数值计算模型进行重整反应过程的数值模拟。分析入口空速,反应温度,入口混合气温度,水醇比以及催化剂填充方式等各个参数对重整反应结果的影响。综合考虑甲醇转化率、CO含量、氢气选择性以及氢气产率等多个因素,确定最佳操作条件。搭建流动分配和重整反应的实验台,比对实验结果与数值模拟结果,验证模拟结果的正确性。