泡沫鋁內(nèi)流體凍融相變傳熱的模擬研究.pdf

1、太陽(yáng)能、地?zé)崮芎凸I(yè)余熱廢熱等都有間斷性和不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，相變儲(chǔ)能可以緩解能量雙方在時(shí)間、強(qiáng)度及地點(diǎn)上不匹配，是合理利用能源的有效途徑。相變儲(chǔ)能具有相變潛熱大且相變過(guò)程在很小的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。但傳統(tǒng)相變材料具有導(dǎo)熱系數(shù)小的缺點(diǎn)，本文將泡沫鋁作為相變流體的多孔骨架以提高其相變傳熱性能。 論文首先采用控制容積法，界面調(diào)和平均導(dǎo)熱系數(shù)以及圖形處理方法對(duì)典型非均勻泡沫鋁中填充相變材料的導(dǎo)熱過(guò)程進(jìn)行分析

2、與模擬，計(jì)算得不同孔隙率泡沫鋁復(fù)合材料的有效導(dǎo)熱系數(shù)，并試驗(yàn)測(cè)定了泡沫鋁-空氣、泡沫鋁-水的有效導(dǎo)熱系數(shù)，試驗(yàn)結(jié)果與理論分析趨勢(shì)較好的吻合。 在獲得有效導(dǎo)熱系數(shù)的基礎(chǔ)上建立了矩形空間泡沫鋁內(nèi)凍融相變傳熱過(guò)程的傳熱模型，采用顯熱容法模擬了泡沫鋁內(nèi)水的凍融過(guò)程中的溫度場(chǎng)分布。模擬結(jié)果表明不同金屬骨架以及不同泡沫鋁孔隙率對(duì)相變傳熱有著重要影響。隨著泡沫鋁孔隙率的增大，凍結(jié)和融化速度變小，相界面沿相變方向移動(dòng)變慢；而當(dāng)骨架導(dǎo)熱系數(shù)增大時(shí)

3、，凍結(jié)和融化速度變大，相界面沿相變方向移動(dòng)加快。 建立了以泡沫鋁為骨架、水(冰)為填充相的單個(gè)圓柱體蓄冰單元的凍結(jié)(融化)模型，模型中考慮了固相和液相密度差和自然對(duì)流的影響。模擬了圓柱體蓄冰單元中凍結(jié)(融化)過(guò)程的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)分布以及液體體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化，與只填充水(冰)的圓柱體相比，加入泡沫鋁能顯著減少其凍結(jié)(融化)時(shí)間，提高蓄冰單元的蓄冷(釋冷)速率。由于圓柱體內(nèi)固液兩相密度差和溫度差的存在，水的自然對(duì)流傳熱影響圓柱體