石蜡-泡沫铜复合相变蓄热材料热特性的研究

作     者：宋瀚文 王子龙 闫勤学 朱孟帅 张华 SONG Hanwen;WANG Zilong;YAN Qinxue;ZHU Mengshuai;ZHANG Hua

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海市动力工程多相流动与传热重点实验室上海200093 南京汽轮电机(集团)有限责任公司南京210000 

出 版 物：《功能材料》 (Journal of Functional Materials)

年 卷 期：2021年第52卷第6期

页      面：6102-6109页

核心收录：

学科分类：080701[工学-工程热物理] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：上海市自然科学基金资助项目(20ZR1438600) 

主　　题：相变蓄热材料 多孔基质 强化传热 数值模拟 

摘      要：采用石蜡和泡沫金属铜,制备了泡沫金属铜填充量为15%的复合相变蓄热材料,并搭建了一套可视化实验系统,研究了复合相变蓄热材料在熔化过程中固液界面的变化过程。基于焓-多孔介质模型,对复合相变蓄热材料的熔化过程进行了数值模拟。研究结果表明:泡沫金属铜强化了复合相变蓄热材料的导热性能,复合相变蓄热材料的熔化时间较纯石蜡缩短了3.44%。泡沫金属的加入减小了复合相变材料的瑞利数,抑制了石蜡熔化过程的自然对流,但强化了底部导热性能,缩短了整体熔化时间,因此本文所研究的复合相变材料的熔化过程由导热和层流主导。模拟与实验结果吻合较好,纯石蜡与复合相变材料模型熔化时间分别快于实验结果19 s和28 s。均方根误差(RMSE)分别为0.0223和0.0179。