金属骨架结构对相变材料熔化过程的模拟研究

将金属骨架加入到纯相变材料(石蜡)制备复合相变材料,以纯相变材料、复合相变材料为研究对象,建立数学模型。采用有限元软件模拟相变材料的熔化过程。结果表明：均匀、x、y、z-复合相变材料完全熔化时间分别为460 s、660 s、460 s、470 s,减小x方向圆柱骨架半径可使完全熔化时间增加43%,减小y方向的圆柱骨架半径对完全熔化时间无影响,减小z方向圆柱骨架半径可使完全熔化时间增加2%。在相同时间内,复合相变材料的液相率明显高于纯相变材料,纯相变材料、均匀、xy-复合相变材料完全熔化时间分别为1 245 s、460 s、355 s,均匀、xy-复合相变材料的完全熔化时间分别比纯相变材料缩短了63.1%、71.5%。研究表明,金属骨架的加入可明显改善换热状况,xy-复合相变材料在强化换热方面优于均匀-复合相变材料。     

相变材料建筑节能应用效果的实验及数值模拟研究

相变材料具有高效的能量储存功能,与建筑材料复合制成有蓄热功能的新型节能建筑材料后,可应用在建筑结构中,发挥相变蓄热功能,控制建筑室内温度波动,增强建筑舒适度,更加有效地实现建筑节能。通过介绍相变蓄热建筑材料在建筑上的应用现状,对相变材料建筑节能效果进行实验模拟,阐述借助数值模拟软件和数学建模等手段进行数值模拟的研究方法和发展现状,提出相变材料建筑节能应用效果的研究方法和研究内容所存在的不足及发展潜力。     

新型平板热管蓄热装置固—液相变过程数值模拟

本文建立了新型平板热管相变蓄热装置的模型,利用数值模拟软件Fluent 6.2.16对以石蜡作为相变材料的融化过程进行了详实的研究,得到了相变材料的温度场和液相体积分数随时间的变化情况,分析了相变界面的变化规律。同时对不同翅片尺寸、不同传热温差下的传热情况进行了对比,得到了其对传热过程的影响规律。     

基于数值模拟的肋片管换热器优化分析

利用MATLAB曲线拟合以及Fluent模拟的方法对等厚环肋传热过程进行数值模拟分析.模拟过程中,分析探讨了肋片厚度,肋片高度对散热量,肋片效率的影响,并综合考虑各种参数,优化等厚环肋的结构.     

百叶窗肋片流动与传热数值模拟与结构优化

对某空调器中φ9管径的百叶窗肋片空气侧的流动与换热进行了详细的三维数值模拟,优化了换热器肋片结构,提出了优化后的肋片结构参数.对比发现,在迎面风速范围内,优化后换热器压降减小,综合性能CPF提高;在换热性能基本保持不变且综合性能略有提高的情况下,换热器体积减小约33%.     

相变材料十四酸改良凝固-熔化研究

本文介绍了相变材料十四酸在蓄热技术中的应用,用FLUENT软件模拟了纯十四酸及向其中添加不同质量石墨组成的复合相变材料的相变过程,并对模拟和实验结果进行分析。所得到的结论对十四酸及其与石墨组成的改良相变材料在实际工程中的应用、相变蓄能装置的设计具有一定的理论参考价值。     

相变墙体的热性能及传热数值模拟研究进展

本文介绍了测量和提高相变材料热物性的常用方法,简述了相变材料层不同位置以及室外气候条件对相变墙体热工性能影响的研究现状,分析了复合相变材料对墙体热工性能影响和经济性研究,对相变墙体传热数值模拟方法和常用数值模拟软件的研究进行综述,总结了相变墙体研究中所存在的问题。     

不同结构金属翅片对石蜡相变传热的影响

分别将两种金属翅片(翅片1,翅片2)加入纯相变材料(石蜡),制备复合相变材料1,复合相变材料2。容纳石蜡的方腔长×宽×高为20 mm×10 mm×20 mm,翅片1的长×宽×高为15 mm×10 mm×1 mm,翅片2是在翅片1的基础上增加6个直径为3 mm通孔,金属翅片设置在方腔内部,垂直于左壁面平行布置。石蜡的初始温度为298.15 K,相变开始之前石蜡为固态。方腔左壁面为加热面,温度恒定为338.15 K,其余各面为绝热面。采用有限元软件COMSOL Multiphysics模拟方腔内石蜡的相变过程,分析加热过程中纯相变材料,复合相变材料的液相率分布,液相率随时间变化,速度场分布。纯相变材料内,在导热和对流换热的共同作用下,石蜡从左上角开始熔化直至右下角石蜡完全熔化。方腔内金属翅片的加入可改善熔化过程的均匀性,缩短了熔化时间。纯相变材料,复合相变材料1,复合相变材料2石蜡完全熔化时间分别为302,106,90 s,复合相变材料1,2比纯相变材料完全熔化时间缩短了约64%,70%,复合相变材料2比复合相变材料1完全熔化时间缩短了约15%。在石蜡熔化初期,主要以导热为主,复合相变材料1的液相率高于复合相变材料2,随着石蜡的熔化,自然对流作用逐渐显现,复合相变材料2的液相率逐渐高于复合相变材料1。纯相变材料熔化过程中,石蜡的流动主要集中在加热壁面和相变界面处,角化现象明显;复合相变材料1内,石蜡的流动靠近翅片的顶端以及上,下壁面靠近加热壁面处,呈局部流动;复合相变材料2内呈现环状流动趋势,比复合相变材料1内石蜡流动现象更加明显,自然对流换热效果更强。     

相变材料球蓄热槽放热特性的数值分析

用数值模拟的方法，将填充了相变材料球的蓄热槽内部划分为蓄热体和热媒体两个计算区域，分别建立数学模型，解决了两区求解时互为条件的耦合问题，并应用焓法计算蓄热体内部的相变过程，得出了与国外实验结果吻合的结果。     

肋片几何参数对肋片管表冷器性能影响的数值模拟

本文通过数值计算的方法,应用FLUENT软件对表冷器干工况进行了三维数值模拟。在模拟过程中,考虑了肋片管管壁面对肋片导热所引起的肋片表面温度分布场对换热的影响,分析了不同肋片高度、厚度以及肋片间距对肋片管表冷器换热性能的影响,同时讨论了肋片不同几何参数对表冷器肋片管肋片效率的影响。根据分析,建议肋片厚度取0.2～0.4mm,肋片间距取2.4～3.2 mm,肋片高度不超过18 mm。     

同心套管式相变蓄热装置凝固过程的数值模拟

针对同心套管式相变蓄热装置模型,利用计算流体力学软件FLUENT中凝固/融化模型模拟了以硬脂酸作为相变材料时的凝固过程,在考虑液相区自然对流情况下得到了蓄热装置与热媒体耦合问题的温度场、液相体积分数随时间的变化情况,并分析了相变界面的变化规律.本文中的模拟结果与文献中的实验结果相对照吻合,具有应用的可行性.     

泡沫金属/石蜡复合相变材料蓄热过程的数值模拟

建立了矩形腔体内填充泡沫金属/石蜡的二维蓄热模型,运用体积平均理论建立了数学模型,模拟得出泡沫金属基体填充石蜡的融化过程温度场、流场及相界面移动规律,并比较了有无泡沫金属,不同孔隙率对石蜡融化过程的影响。     

环形通道中蓄能物质的相变传热特性实验研究

搭建了环形通道式相变蓄热实验台。以石蜡为相变材料,实验研究了相变材料蓄热过程的传热特性。利用红外热成像技术,获得了相变材料相变蓄热过程中的温度分布及相变界面位置随时间的变化规律。研究结果表明:加热温度越高,相变材料内部自然对流现象出现得越早,完成相变的时间越短;沿管长方向各截面的熔化传热规律相近;热源的流量对石蜡蓄热特性影响不大;随着Stefan数的增大,熔化所需的时间显著减少;加热初期等温线沿着加热内壁呈同心圆分布;随着时间的推移,浮升力引起的自然对流使热流体上升,通道截面上部的等温线呈椭圆状,熔化速度明显增加。自然对流对环形通道内的相变影响较大,在数值计算中不容忽略。     

瘦腰型百叶窗翅片热力性能数值模拟

通过数值模拟方法得到常规百叶窗翅片和瘦腰型百叶窗翅片在流动传热单元内的速度场、温度场与压力场分布,比较分析二者的热力性能差异。结果表明,瘦腰型翅片百叶窗栅格较窄,截面上壁面阻力小,流速较快,边界层分离早,平均温度和出口温度均最低。瘦腰型翅片进出口压降小,阻力消耗低。Re_(Lp)=228~1 028范围内,f因子比常规翅片最大可降15.9%。相对于常规翅片,瘦腰型翅片j/f增幅高于11.3%。采用j/f 1/3作为评价指标,瘦腰型翅片综合性能仍优于常规翅片,且雷诺数越高效果越明显。     

相变材料在建筑中的应用

相变材料是一种高效的贮热物质。在一定的温度下，它发生相变，并伴随着吸热、放热。根据相变材料化学成分、相变过程形态和相变温度，相变材料可以分为不同的种类。相变材料结合微胶囊技术制造的相变材料微胶囊具有导热系数好，易于与建筑材料结合，经济等优点。本文介绍了相变材料在墙体、混凝土制品、地板中的应用，以达到节能和室内舒适的目的，并指出了今后还需要进一步研究的一些问题。     

相变材料在建筑上应用现状

相变材料在建筑节能领域的应用能有效的降低建筑能耗,同时拓展了传统建筑材料的功能,文章概括了建筑相变材料的分类、特点,固-液相变材料的载体材料,封装材料及在建筑节能领域的最新应用现状.     

百叶窗翅片传热特性的数值模拟

为研究百叶窗翅片空气侧的传热和流动特性,建立了换热器的三维模型并进行数值模拟,通过计算得出传热与阻力特性与实验关联式吻合较好;同时对不同百叶窗倾角和百叶窗间距的模型进行了计算,比较发现倾角为27°的百叶窗翅片的传热最好;翅片间距不同,对应的传热最好的百叶窗间距不同;阻力随着百叶窗倾角和百叶窗间距的增大而增大.计算结果为换热器优化设计提供了依据.