泡沫金属复合PCM微结构传热储热过程模拟

摘要

以石蜡作为相变材料(PCM),采用六面通圆孔三维结构模型,对泡沫金属复合PCM内相变熔化过程进行了数值模拟.研究了不同材料(Cu、Al、Ni、Fe)泡沫金属孔密度和孔隙率对复合PCM传热和储热性能的影响.结果表明,泡沫金属复合PCM传热过程受热传导和自然对流作用综合影响;随孔密度增加,复合PCM完全熔化时间缩短幅度逐渐减小,且泡沫金属热导率越高,孔密度对传热速率影响越大;泡沫金属复合PCM内存在非热平衡现象,孔密度和孔隙率增加均可减小最大平均温差,但对最终平衡时间的影响却截然不同;此外,泡沫金属复合PCM单位质量储热密度随孔隙率增大而增大,相比泡沫Cu、Ni、Fe复合PCM,泡沫Al复合PCM的单位质量储热密度较大,增加速率也较大.