工程热物理

工程热物理

封面介绍：基于相变材料（PCM）的储热技术是提高能源转化与利用效率的有效手段.为克服一般PCM导热系数较低的瓶颈、提高相变储热系统的储/释热速率，通常采用添加金属翅片的方法以强化 PCM容器内的传热.球形 PCM容器是相变储热应用中典型的容器形状，常见于堆积床型的储热换热器等.目前关于添加翅片对球形容器内部熔化过程的影响尚缺乏系统性研究.有鉴于此，浙江大学能源工程学院范利武研究组采用数值模拟与可视化试验相结合的方法研究了等温加热条件下添加不同高度环形翅片时球形容器内的约束熔化过程及其传热特性.研究结果表明，添加环形翅片不仅起到了预期的增强导热的作用，还能够强化翅片附近特定区域的自然对流传热，在两种传热机理的协同作用下显著加快了储热速率.封面显示的是含翅片球形 PCM容器内熔化过程中不同时刻固液相界面形状的可视化测量与模拟结果（内）以及温度场和流线的模拟云图（外）.详见朱子钦等人文（p1125）.

相变材料在含翅片球形容器内的约束熔化传热过程

朱子钦，肖胜蓝，施松鹤，等

为了定量评估翅片对球形容器内相变材料储热性能的影响，本文采用数值模拟与试验相结合的方法研究了等温加热条件下添加不同高度环形翅片时球形容器内的约束熔化传热过程.数值模拟中采用焓模型描述相变过程，并利用有限容积法求解控制方程.与可视化试验结果的对比表明，该方法可以较好地预测熔化过程中固液相界面的演化趋势.通过对数值模拟得到的熔化过程中自然对流流形和温度场的分析可以发现，添加环形翅片不仅起到了增强导热的作用，还能够强化翅片附近特定区域的自然对流传热.在本文所研究的工况下，添加高度与球体半径之比为0.25，0.50和0.75的翅片可以使总熔化时间分别减少约10.6%，20.2%和28.7%，显著加快了球形容器的储热速率.

相变材料；储热；球形容器；翅片；约束熔化；强化传热

来源出版物：科学通报，2015，60（12）： 1125-1131联系邮箱：范利武，liwufan@zju.edu.cn