热能存储及温度调控过程中的固液相变传热传质机理研究

发布时间：2021-03-05 03:26

　　固液相变材料具有高潜热、相变过程温度恒定等优点,被广泛应用于新能源热能存储和功率设备温度调控等领域。但是,相变材料的导热系数普遍较小,导致系统的传热速率较慢。针对相变材料固液相变传热特性及强化机理,本文通过格子Boltzmann方法研究了热流体密度分布、肋片位置、高导热粒子体积分数等因素的影响规律。此外,本文构建并验证了柱坐标系固液相变格子Boltzmann模型、伪焓法固液相变格子Boltzmann模型、焓转化法固液相变格子Boltzmann模型和固液相变离散统一动力学模型,提高了固液相变格子Boltzmann模型的精度。本文主要研究内容和结论如下:（1）针对方腔内的固液相变过程,建立了固液相变格子Boltzmann模型,并利用非均匀热流边界强化相变材料的传热速率。在方腔壁面上分别施加均匀热流、线性热流和二次热流,研究了热流密度分布对相变材料温度分布和相变界面位置的影响规律。在此基础上,通过旋转方腔改变自然对流路径,对传热速率进一步强化。结果表明,在线性热流分布控制参数为0.006时,将方腔逆时针旋转15o可将相变材料液相率相较于无倾斜情况增加了0.4%。（2）针对电池在低温环境下的保... 

【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：205 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

离散速度示意图

1 绪论焓法格子 Boltzmann 模型，并与现有焓法格了误差项对温度分布和相变界面位置的影响法固液相变格子 Boltzmann 模型。化法格子 Boltzmann 模型，并利用 Stefan 问题型进行验证。在此基础上，本文提出采用多项函数关系，进一步完善了焓转化法格子 Boltza散统一动力学模型，本文建立了固液相变离流动与传热、一维双区域相变、一维恒流加热模型，推广了 Boltzmann 输运方程在固液相变，对主要结论进行总结，并提出未来的研究展非均匀热流边界(第 2 章)

【参考文献】：
期刊论文
[1]固-液相变糊状区的格子Boltzmann研究[J]. 陈宝明,郜凯凯,姜昊.  工程热物理学报. 2017(11)
[2]SOFC电极多组分传质过程的格子Boltzmann模拟[J]. 徐晗,党政,白博峰.  工程热物理学报. 2013(09)
[3]基于格子Boltzmann方法的多孔介质流体渗流模拟[J]. 何莹松.  科技通报. 2013(04)
[4]基于格子Boltzmann方法的孔隙率对泡沫金属内相变材料融化传热的影响[J]. 张岩琛,杲东彦,陈振乾.  东南大学学报(自然科学版). 2013(01)
[5]纳米流体的格子Boltzmann模拟[J]. 宣益民,李强,姚正平.  中国科学E辑:技术科学. 2004(03)
[6]格子Boltzmann方法中的边界条件[J]. 聂德明,林建忠.  计算物理. 2004(01)

博士论文
[1]相变微胶囊储能过程传热与流动特性研究[D]. 刘臣臻.中国矿业大学 2017
[2]基于固液相变传热介质的动力电池热管理研究[D]. 饶中浩.华南理工大学 2013
[3]微尺度流动与传热传质的格子Boltzmann方法[D]. 郑林.华中科技大学 2010



本文编号：3064493