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AppliedMathematicsandMechanics
45卷1期2024年1月Vol.45,No.1,Jan.,2024
ⓒ应用数学和力学编委会,ISSN1000⁃0887http://www.applmathmech.cn
空穴效应下泡沫金属复合相变材料热性能数值模拟∗
潘涵婷,许多,徐洪涛,罗祝清
(上海理工大学能源与动力工程学院,上海200093)
摘要:在三维泡沫金属复合相变材料(PCM)基础上,构建了随机分布空穴模型,采用多松弛时间格子Boltzmann
方法,从孔隙尺度分析了不同空穴体积分数、分布位置及泡沫金属与PCM导热系数比下的空穴效应.结果表明,随
着空穴体积分数的增加,减缓了复合PCM的传热速度,并降低了潜热储能的能力.在Fourier数=时刻下,当
Fo0.7
空穴体积分数分别为2.4%,7.6%和11.7%时,相较于无空穴情况下的储热量分别减少了3.2%,9.0%和13.0%.当体
积分数为3%的空穴集中在热壁面侧时,其对复合PCM熔化过程的阻碍作用最显著,此时空穴层相当于绝热层,使
复合PCM的整体熔化时间延长了6.1%.为削弱空穴效应,可选择导热系数比超过100的泡沫金属骨架来提高其在
传热中的主导作用.
关键词:相变;泡沫金属;空穴;熔化;格子Boltzmann方法
中图分类号:TK124;O351.3文献标志码:ADOI:10.21656/1000⁃0887.440082
NumericalAnalysisonThermalPerformancesofMetal
FoamCompositePhaseChangeMaterials
UnderCavityEffects
PANHanting,XUDuo,XUHongtao,LUOZhuqing
(SchoolofEnergyandPowerEngineering,UniversityofShanghaiforScienceandTechnology,
Shanghai200093,P.R.China)
Abstract:Arandomlydistributedcavitymodelwasconstructedfor3Dmetalfoamcompositephasechangema⁃
terials(PCMs),andthemulti⁃relaxationtimelatticeBoltzmannmethodwasusedtoexplorethecavityeffects
withdifferentvolumefractions,distributionlocations,andthermalconductivityratiosofmetalfoamtoPCMat
thecavityscale.Theresultsshowthat,withtheincreaseofthecavityvolumefraction,theheattransferrate
andlatentheats
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