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潜热储能指的是利用相变材料通过改变物质状态吸收或释放大量的潜热,是储能技术研究的主要方向之一。它在大功率电力电子器件的冷却、工业余热利用、锂离子电池热管理等领域有潜在大量应用。掌握相变材料融化与凝固机理是潜热储能技术应用的关键。另外,为了进一步改善相变材料换热过程而引入高效强化传热工质纳米流体的研究几乎还没有。为此本课题针对上述问题开展研究,研究结果将为相变储能技术在工业领域应用奠定理论基础。本文首先基于径向基(RBF)神经网络法与响应曲面法(RSM)研究Al2O3-水纳米流体的相对导热系数。用Matlab编写RBF神经网络程序,将RBF神经网络模型对纳米流体相对导热系数的预测结果与Maxwell模型和Bruggeman等人模型的进行比较,结果表明本文模型预测结果最好;用Minitab进行RSM分析,提出按照浓度进行分类的经验关联式,并与Timofeeva等人模型和Minsta等人模型对纳米流体的相对导热系数的预测结果进行比较,结果表明本文模型预测结果最好。本文其次采用Fluent中的融化/凝固模型对相变材料(PCM)的融化过程进行了研究。首先研究了流速与温差对PCM完全融化时间与液相率随时间变化的影响。结果表明:流速对石蜡融化过程影响较弱,而温差对石蜡的融化过程影响剧烈。然后通过轴截面的相界面位置的变化、不同温差对相界面位置的影响、不同时刻与不同温差下的液相石蜡平均流速大小、不同时刻与不同温差下的耦合界面处热流密度大小,再结合不同工况与不同时刻的轴截面温度分布图与在同一时刻处在不同温差下的轴截面的温度分布图对PCM融化过程机理进行了研究。结果表明:初始温差大小、耦合界面处热流密度大小、石蜡内部的温度分布与石蜡内部的热传递过程相互影响。最后为了在实际应用中能够依据使用工况更好地对石蜡的含量进行选择,利用Minitab进行了全因子实验设计分析,确定出一个关于石蜡完全融化时间与同心套管的内外径与温差大小关系的经验关联式。本文最后通过求解融化/凝固与离散相(DPM)耦合模型去研究温差与纳米流体对石蜡完全凝固时间与液相率随时间变化的影响,并且依据液相率随时间的变化图将石蜡的凝固过程分为4个时间段,计算了每个时间段内的液相率单位时间变化率值。整个数值模拟过程在Fluent中完成。结果表明:温差与纳米流体对PCM凝固过程的影响主要发生在凝固前期。对比温差与纳米流体对于石蜡凝固过程的影响后发现,使用纳米流体作为冷却工质等效于增大了初始温差。