石蜡具有潜热大、储热密度高等优点,是一种理想的相变材料,在建筑能源、太阳能、储冷系统、电池热管理等领域具有广阔的市场前景。导热系数低影响了石蜡在熔化过程的流动传热,限制了其在实际应用中的热管理效果。本文以提升石蜡的熔化传热性能为目标,在石蜡中添加Fe3O4纳米颗粒增强其导热能力,探究外部均匀磁场对磁性复合PCM熔化速率和对流传热的影响,采用用户自定义方式（UDF）在Fluent软件中定义了磁场作用力源项,构建了热磁对流和熔化传热相互耦合的数学模型。通过数值计算探究纳米颗粒质量分数、磁场强度和方向在不同瑞利数下对PCM熔化过程的影响。选择效果较优的磁场条件,加入泡沫铜进一步改善PCM的传热性能,最后总结磁场对泡沫铜复合PCM的作用效果,为优化PCM相变传热特性提供一种思路。主要的研究内容和结论如下:Fe3O4纳米颗粒能够提高石蜡的导热能力,通过实验测得当Fe3O4纳米颗粒添加质量为1%时,石蜡的导热系数提高了18.7%,而添加的质量为3%时,石蜡的导热系数提高31.9%。但同时也降低了石蜡的潜热值。CTAB是良好的分散剂,通过熔融共混法制备Fe3O4和石蜡复合相变材料时加入CTAB能够有效延长复合PCM的沉降时间。探究磁场对不同质量分数纳米颗粒复合PCM的影响,结果表明磁场强度为0.001T时,在Ra=3e5、4e5和5e5的工况下,质量分数为1%的复合PCM熔化速度比质量分数为3%的复合PCM减小了在1.38%、27.52%和12.95%。在相同磁场条件下,质量分数在低Ra数影响并不大,而在高Ra数下则体现更明显。磁场强度是影响PCM的熔化过程的重要因素,且和Ra数有关。当Ra=3e5时,在0.001T和1T的磁场下,PCM的熔化速度降低了8.27%和13.91%。而当Ra=4e5和5e5时,PCM熔化速度分别降低了4.45%、14.18%和7.20%、14.53%。磁场强度对PCM熔化的影响主要是因为增大了开尔文力,抑制了熔化过程的自然对流,且磁场强度越大,抑制效果越明显。当Ra=3e5、4e5和5e5时,0.001T磁场下PCM熔化过程平均Nu数是无磁场时的34%、52%和64%,总热通量减小了46.58%、42.4%和48.2%。而1T的磁场在对应的Ra数下PCM熔化过程平均Nu数是无磁场时的15%、48%和55%,总热通量减小了49.49%、40.95和45.7%。可看出磁场强度对熔化速度和对流传热的影响在高Ra数时更加明显。由于开尔文力和磁场方向有关,探究反向磁场对PCM熔化的作用效果。发现反向磁场的影响具有双重性,在磁场强度较小时对熔化过程起到抑制作用,在Ra为3e5、4e5和5e5的工况下,0.001T的磁场导致PCM的熔化速度分别降低了11.8%、3.3%和11.9%,总热通量分别减小了9.3%、13.19%和14.32%。而1T的磁场加快了底部界面的推进速度,促进了PCM熔化过程,相同Ra数下,复合PCM熔化速度分别提高了16.78%、8.28%和14.24%,总热通量提高了1.64%、37.41%和9.26%。一定强度的反向磁场能够提升PCM熔化过程的传热性能,Ra数较大时,磁场对熔化的促进效果较明显。泡沫金属优良的导热性能加快了熔化速度,在质量分数为3%的纳米复合PCM中加入孔隙度为0.92的泡沫铜,熔化时间为原来的60%时,平均液相分数是不加泡沫铜时的3倍,总热通量为8.13倍。为进一步优化相变传热性能,根据第三章的结果,加入反向磁场,结果表明磁场对泡沫铜复合PCM的作用和磁场强度有关,0.001T的磁场导致PCM熔化速度减慢了1.56%,Nu数减小了17.40%,总热通量减小了1.26%,界面处向上的开尔文力抑制了自然对流,减慢了熔化速度。而在1T下相同时刻PCM的熔化速度提升了4.56%,Nu数减小了26.37%,总热通量增加了1.85%。磁场对泡沫铜复合PCM的影响也和磁场强度有关,只有当磁场强度达到一定程度时,才对PCM的熔化起到促进作用,主要是依靠对熔化界面的推动。