含不同结构金属骨架石蜡相变传热数值模拟

分别将2种三维金属骨架(面中心法金属骨架、圆柱交叉金属骨架)加入纯相变材料(石蜡)制备复合相变材料1、2.采用数值模拟方法,模拟相变传热过程,分析加热过程纯相变材料、复合相变材料的温度变化、液相率变化、速度场分布.容纳石蜡的方腔长×宽×高为5 cm×2 cm×5 cm,方腔左壁面为加热面,温度为65℃,其他壁面绝热.纯相变材料、复合相变材料的初始温度均为25℃.相同加热时间,复合相变材料的平均温度明显高于纯相变材料.对于纯相变材料,热量向方腔右侧壁面传递缓慢,加入金属骨架可加速热量向方腔右侧壁面传递.相同加热时间,复合相变材料的液相率明显高于纯相变材料.在加热初期,复合相变材料1液相率更高,添加面中心法金属骨架更有利于加速相变蓄热.纯相变材料内部传热由导热和自然对流传热共同作用形成.复合相变材料内部的传热也是由导热与自然对流传热共同作用形成.相同加热时间,复合相变材料1的液相区域要大于复合相变材料2,且相变更加均匀.对于纯相变材料,熔化过程中,石蜡的流动主要集中在加热面附近及左上角,角化现象明显.对于复合相变材料,在接近完全熔化及完全熔化状态,固态石蜡基本熔化完成,方腔内液态石蜡温度基本趋于一致,自然对流强度减弱,复合相变材料1、2内石蜡的流动并不明显.与复合相变材料2相比,复合相变材料1的速度场分布更加均匀.面中心法金属骨架的综合性能更优,适合作为相变材料的强化传热金属骨架.