空穴效应下泡沫金属复合相变材料热性能数值模拟

作     者：潘涵婷 许多 徐洪涛 罗祝清 PAN Hanting;XU Duo;XU Hongtao;LUO Zhuqing

作者机构：上海理工大学能源与动力工程学院上海200093 

出 版 物：《应用数学和力学》 (Applied Mathematics and Mechanics)

年 卷 期：2024年第45卷第1期

页      面：85-96页

学科分类：080701[工学-工程热物理] 080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080103[工学-流体力学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：上海市自然科学基金(面上项目)(20ZR1438700) 

主　　题：相变 泡沫金属 空穴 熔化 格子Boltzmann方法 

摘      要：在三维泡沫金属复合相变材料(PCM)基础上,构建了随机分布空穴模型,采用多松弛时间格子Boltzmann方法,从孔隙尺度分析了不同空穴体积分数、分布位置及泡沫金属与PCM导热系数比下的空穴效应.结果表明,随着空穴体积分数的增加,减缓了复合PCM的传热速度,并降低了潜热储能的能力.在Fourier数Fo=0.7时刻下,当空穴体积分数分别为2.4%,7.6%和11.7%时,相较于无空穴情况下的储热量分别减少了3.2%,9.0%和13.0%.当体积分数为3%的空穴集中在热壁面侧时,其对复合PCM熔化过程的阻碍作用最显著,此时空穴层相当于绝热层,使复合PCM的整体熔化时间延长了6.1%.为削弱空穴效应,可选择导热系数比超过100的泡沫金属骨架来提高其在传热中的主导作用.