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题名多孔介质复合相变材料孔隙结构优化与传热强化研究
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作者
陶梦晓
蔡锦龙
姜峰
凌祥
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机构
南京工业大学机械与动力工程学院
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出处
《储能科学与技术》
北大核心
2026年第1期38-48,共11页
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基金
国家自然科学基金项目(52204420)
江苏省研究生创新实践项目(SJCX25_0604)。
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文摘
本工作旨在系统研究梯级多孔骨架结构对复合相变材料(C-PCMs)传热与储热性能的优化机理,重点探究孔结构中孔径分布、孔径梯度与孔隙率分布对相变过程的影响。通过构建孔隙尺度下的多孔介质物理模型,采用焓-孔隙度法进行数值模拟,分析不同孔隙结构下相变材料(PCMs)的熔化行为、液相流动及储热特性。研究结果表明,孔径分布在均匀孔隙率条件下对熔化过程具有显著影响。其中大孔径布置于热源端、小孔径布置于远端的分布方式能够最大程度发挥大小孔的自然对流与导热协同作用,熔化时间缩短16.8%。此外,横向连通的孔径梯度结构能够诱发局部微对流效应,尤其在大孔与小孔交界处,液相前沿弯曲更加明显,并在熔化后期使平均储热效率最高提升17.5%。相比之下,孔隙率分布对熔化过程的影响相对有限:前端低孔隙率比例增加虽可略微缩短熔化时间,但会导致总储热量和平均储热功率分别下降1.6%和1.7%。综上,本研究揭示了孔隙结构对C-PCMs熔化传热过程的作用机理,为设计孔径分布、梯度及孔隙率以实现高效储能的理论指导与方法依据,对多孔介质C-PCMs的优化设计具有重要参考价值。
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关键词
复合相变材料
多孔介质
梯度孔骨架
相变储热
传热强化
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Keywords
composite phase change materials
porous media
gradient pore skeleton
phase change thermal storage
heat transfer enhancement
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分类号
TK02
[动力工程及工程热物理]
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