工程熱物理

封面介紹：基于相變材料（PCM）的儲熱技術是提高能源轉化與利用效率的有效手段.為克服一般PCM導熱系數(shù)較低的瓶頸、提高相變儲熱系統(tǒng)的儲/釋熱速率，通常采用添加金屬翅片的方法以強化 PCM容器內的傳熱.球形 PCM容器是相變儲熱應用中典型的容器形狀，常見于堆積床型的儲熱換熱器等.目前關于添加翅片對球形容器內部熔化過程的影響尚缺乏系統(tǒng)性研究.有鑒于此，浙江大學能源工程學院范利武研究組采用數(shù)值模擬與可視化試驗相結合的方法研究了等溫加熱條件下添加不同高度環(huán)形翅片時球形容器內的約束熔化過程及其傳熱特性.研究結果表明，添加環(huán)形翅片不僅起到了預期的增強導熱的作用，還能夠強化翅片附近特定區(qū)域的自然對流傳熱，在兩種傳熱機理的協(xié)同作用下顯著加快了儲熱速率.封面顯示的是含翅片球形 PCM容器內熔化過程中不同時刻固液相界面形狀的可視化測量與模擬結果（內）以及溫度場和流線的模擬云圖（外）.詳見朱子欽等人文（p1125）.

相變材料在含翅片球形容器內的約束熔化傳熱過程

朱子欽，肖勝藍，施松鶴，等

為了定量評估翅片對球形容器內相變材料儲熱性能的影響，本文采用數(shù)值模擬與試驗相結合的方法研究了等溫加熱條件下添加不同高度環(huán)形翅片時球形容器內的約束熔化傳熱過程.數(shù)值模擬中采用焓模型描述相變過程，并利用有限容積法求解控制方程.與可視化試驗結果的對比表明，該方法可以較好地預測熔化過程中固液相界面的演化趨勢.通過對數(shù)值模擬得到的熔化過程中自然對流流形和溫度場的分析可以發(fā)現(xiàn)，添加環(huán)形翅片不僅起到了增強導熱的作用，還能夠強化翅片附近特定區(qū)域的自然對流傳熱.在本文所研究的工況下，添加高度與球體半徑之比為0.25，0.50和0.75的翅片可以使總熔化時間分別減少約10.6%，20.2%和28.7%，顯著加快了球形容器的儲熱速率.

相變材料；儲熱；球形容器；翅片；約束熔化；強化傳熱

來源出版物：科學通報，2015，60（12）： 1125-1131聯(lián)系郵箱：范利武，liwufan@zju.edu.cn