能源的高效利用已经成为我国社会和经济发展的重要因素。工业余热存在着分散性、间接性和不稳定性等特点,使我们难以回收利用,造成大量浪费。相变蓄热技术能打破时间和空间的限制,解决热量的供需不平衡问题,并且能保证稳定的输出与储存热量,在工业余热回收领域有着广阔的应用前景和现实意义。由于相变材料的导热系数普遍较低,导致相变蓄热器储能效率低下,严重阻碍了相变蓄热技术的发展。因此,优化相变蓄热器结构,提升相变蓄热器储能效率成为了研究重点。本文以水平放置的三套管式相变蓄热器为研究对象,通过合理简化建立二维相变模型。在考虑重力场和自然对流的情况下,首先模拟了圆形通道内二套管式和三套管式相变蓄热单元的蓄/放热过程,对比分析了蓄/放热时长和平均蓄/放热功率。模拟了不同相变材料、不同壁面温度对三套管式相变蓄热单元蓄热过程的影响。其次,建立了内置直肋片三套管式相变蓄热器模型,对比了不同肋片长度、不同数量对三套管式相变蓄热单元融化/凝固过程的影响。最后,对内置直肋片三套管式相变蓄热单元进行优化,设计内置Y型肋片三套管式相变蓄热单元。比较分析了Y型肋片与直肋片相变蓄热单元的蓄/放热过程的模拟结果。此外还对Y型肋片不同开合角度相变蓄热单元的融化/凝固过程进行了模拟。本文的主要工作内容如下:（1）建立了三套管式相变蓄热器物理模型,合理简化为二维三套管式相变蓄热单元。以焓法模型为基础,在验证了网格数量与时间步长独立性的基础上,对文献中的实验数据进行了模拟验证,得到合理可行的计算模型。（2）模拟了圆形通道内二套管式与三套管式相变蓄热单元的的融化/凝固过程。结果表明,三套管式相比于二套管式相变蓄热单元蓄/放热时间分别减少了95%和70%。（3）在三套管式相变蓄热单元内,模拟了不同相变壁面温度、不同相变材料对其融化过程的影响。结果表面,当温差为10℃和20℃时,融化时间分别减少46%和63%;相同边界条件下,PCM2和PCM3相比于PCM1,融化时间减少49%和136%。（4）在三套管式相变蓄热单元的基础上,建立了内置直肋片的三套管式相变蓄热单元。研究不同肋片长度、肋片数量对其蓄/放热过程的影响。结果表明,以肋片长度L=11.15mm相变蓄热单元为标准,肋片长度L=22.30mm、L=33.45mm和L=44.60mm融化时间缩短11.6%、26%和9%,凝固时间缩短17%、24%和25%;以肋片数量N=0个相变蓄热单元为标准,其肋片数量N=4个、N=6个和N=8个相变蓄热单元融化时间减少37%、44%和47%,凝固时间缩短38%、53%和66%。（5）对内置直肋片三套管式相变蓄热单元的结构进行优化,设计出Y型肋片相变蓄热单元。模拟了Y型肋片三管式相变蓄热单元内相变材料的蓄/放热过程,并与肋片数量N=8的直肋片三管式相变蓄热单元行进对比分析。结果表明,Y型肋片增加了与相变材料的接触面积,改善了相变蓄热单元内热流途径和上下区域温差过大导致的局部过热问题。Y型肋片相比于直肋片相变蓄热单元的蓄/放热时间减少37%和33%;平均蓄/放热功率增加48%和50%。（6）模拟了Y型肋片不同开合角度对相变蓄热单元蓄/放热过程的影响。研究发现,以开合角度θ=30°为标准,开合角度θ=60°、θ=90°和θ=120°蓄热时间分别缩短了9%、18%和21%,放热时间缩短了14%、24%和47%。通过对内置肋片相变蓄热单元的综合分析得出,当开合角度为θ=120°时的相变蓄热单元为最佳的三管式相变蓄热单元。