基于孔隙尺度的多孔骨架对固液相变的影响

基于孔隙尺度的多孔骨架对固液相变的影响

论文摘要

相变储能材料中加入多孔介质骨架,可以有效地改善相变材料导热系数,增强其结构稳定性,防止相变材料泄漏,促进相变材料在电池热管理、太阳能发电等众多领域的应用。文章采用四参数法生成随机多孔介质骨架,并导入到固液相变两区域模型中,基于格子玻尔兹曼方法,从孔隙尺度分析了无量纲瑞利数(Ra数)、普朗特数(Pr数)、斯蒂芬数(Ste数)对方腔内填充多孔介质骨架固液相变融化传热的变化规律。结果表明:在相变期间传热方式由导热为主向自然对流传热改变,糊状区逐渐发生弯曲; Ra数越大自然对流越强,在达到准稳态阶段时融化率和热壁面平均Nu数都越大; Ste数越小,热壁面平均Nu数越大,相变材料融化速率越慢;在低Pr数(Pr<0.1)下,随着Pr数的增加,相变材料的融化速度逐渐增加,但Pr数增加到一定程度(Pr=0.1),继续增加Pr数,当达到准稳态阶段时,相变材料融化率不再发生变化。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 物理模型和数学模型的建立
  •   1.1 物理模型的建立
  •   1.2 数学模型的建立
  •     1.2.1 控制方程
  •     1.2.2 相变格子玻尔兹曼
  • 2 网格无关化的验证
  • 3 结果与分析
  •   3.1 Ra数对融化换热的影响
  •   3.2 Ste数对融化换热的影响
  •   3.3 Pr数对融化换热的影响
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 张艳勇,陈宝明,李佳阳,张自仕

    关键词: 多孔介质骨架,固液相变,格子玻尔兹曼方法,两区域模型

    来源: 山东建筑大学学报 2019年06期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅱ辑,工程科技Ⅰ辑

    专业: 材料科学

    单位: 山东建筑大学热能工程学院

    基金: 国家自然科学基金面上项目(51976111)

    分类号: TB34

    页码: 56-62+84

    总页数: 8

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