室温磁制冷活性蓄冷器多孔介质模型及其数值模拟.pdfVIP

第 43卷 第 3期 西 安 交 通 大 学 学 报 Vo1．43 No3 2009年 3月 JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITY M ar．2009 室温磁制冷活性蓄冷器多孔介质模型 及其数值模拟 刘敏，俞炳丰 (西安交通大学能源与动力工程学院，710049，西安) 摘要：鉴于活性蓄冷器作为室温磁制冷核心部件，建立 了活性蓄冷器二维复杂多孔介质模型，采用 分子场理论计算励 (退)磁过程磁性工质温度及磁熵变化，考虑了非Darcy效应、驻留流体、两相热 扩散效应、热流边界效应及流体物性非定常的影响．采用有限差分法对两相能量方程进行离散求 解．通过计算结果与实验结果的比较对模型进行了验证，认为所建模型能有效反映蓄冷器运行规律 并模拟其 内部温度分布．数值模拟结果显示：磁场强度变化为2．18T条件下蓄冷器 内金属Gd在 其居里点处的温度改变为 1．85K；蓄冷器内部温度梯度 明显，微元循环存在显著复叠现象；热流边 界效应会导致蓄冷器制冷性能下降，流量较大时物性参数对制冷性能影响较大；在壁面热流通量为 5W ／m 的条件下，蓄冷器获得的最大制冷量为 201．8W，对应性能系数为 4．79． 关键词：室温磁制冷；活性蓄冷器；制冷性能；数值模拟 中图分类号：TB61；TB66 文献标志码 ：A 文章编号：0253—987X(2009)03—0031—05 PorousM ediaM odelforActiveM agneticRegeneratorofRoom Temperature M agneticRefrigerationandItsNumericalSimulation IJU Min，YU Bingfeng (SchoolofEnergyandPowerEngineering，XianJiaotongUniversity，Xian710049，China) Abstract：A two-dimensionalcomplicatedporousmediamodelforanactivemagneticregenerator ofroom temperaturemagneticrefrigerationwasestablished．In themode1，themolecular—field theorywasadoptedtocalculatethetemperatureandmagneticentropyofmagneticmaterialin magnetization (demagnetization)processandtheinfluenceofnon-Darcy effect，waterstored， thermaldispersioneffect，heatfluxboundaryeffectandvariablefluidphysicalpropertiesonnu— mericalresultswasconsidered．Thefinitedifferencemethodwasusedtodiscretizeandsolvethe two—phaseenergyequations．Thepresentmodelwasverifiedbyexperimentalresults．Thenu— mericalresultsshow thatthetemperaturechangeofGdatitsCurietemperaturewas1．85K un— deramagneticfieldof2．18T：distincttemperaturegradesandoverlappingphenomenonofinfini— tesimalelementcyclesexistedintheregenerator；heatfluxbounda