相变储热系统工作温度稳定,储热密度高,可以有效解决新能源与余热回收等方面的间歇性与波动性问题,是目前在高温领域广泛应用的一种储热技术。然而,典型的高温相变材料无机盐和金属在熔融状态都具有一定的腐蚀性,此外,伴随相态变化所产生的体积变化和流动性等问题在很大程度上限制了储热系统的使用寿命。将相变材料封装制备成胶囊形式后,再通过堆积床方式进行储热可以有效解决上述问题,同时也会使传热过程得到强化。高温相变胶囊对壳体的耐温和耐腐蚀性要求导致通过实验手段很难获得其内部具体的温度分布和传热流动特性,同时高温要求也使堆积床相变储热系统的实验成本大大提高,而数值研究则可以很好的弥补实验的局限性。因此,数值研究是目前关于高温相变胶囊和堆积床储热系统研究的主要手段。然而,现阶段有关高温相变胶囊内传热流动特性仍不够具体,而且堆积床系统模型也有待发展完善。此外,对制备工艺简便、储热密度高和使用寿命长的高温相变胶囊制备方法的探究也十分重要。本文基于以上问题开展了一系列具体的研究工作,主要内容如下所述。采用焓-孔隙率法和Level Set-VOF复合（CLSVOF）方法相结合,分别建立了纯导热、自然对流、自然对流和热毛细对流耦合相变模型,对不同条件下顶部带有空穴的球形高温相变胶囊融化过程中内部的流动和传热特性进行了数值研究。结果表明,在融化过程初始阶段,胶囊内传热方式以导热为主,随着液相率的不断增加,对流传热开始起作用并显著加速了相变材料的融化过程。表面张力存在时,胶囊融化过程中的温度梯度会使气液界面的表面张力变化而产生热毛细力,热毛细力会引发气液界面切向热毛细对流影响相变材料的融化过程。热毛细对流相对于自然对流的重要性随相变胶囊直径和重力加速度的减小而增大。同时,基于体积平均液相率法建立了三种高温相变材料的等效导热系数关联式并进行了准确性验证。建立了三维相变胶囊堆积床储热系统模型,采用等效导热系数模型考虑相变胶囊内自然对流作用,对高温梯级相变胶囊堆积床系统的储热性能进行了数值研究,并通过与文献实验研究结果对比验证了堆积床数值模型的可靠性。研究结果表明,无论从储热量多少的角度还是从储热量可用能的角度分析,梯级相变胶囊堆积床储热系统均存在显著优势。换热流体入口温度的提高会提高梯级系统所储存的最大热量和（火用）量,同时减少储热过程所需的时间,并且入口温度的变化对储热过程（火用）效率的影响很小。随着换热流体入口流量的增大,储热过程得到加速,提高了平均储热功率,但相变胶囊内所能储存的总热量和总（火用）量不变。此外,入口流量的增加会引起（火用）效率明显降低。通过熔融灌装的方式制备了无机盐/金属（Li2CO3-K2CO3-Na2CO3/304不锈钢）结构高温相变胶囊,探究了不同封装方式下高温相变胶囊的热循环稳定性。结果表明,焊接密封的相变胶囊具有良好的热循环稳定性,而高温胶密封的相变胶囊在循环40次后会发生泄露。最终所制备的高温相变胶囊外径为51 mm,壳厚1.2 mm,相变材料在胶囊内部的填充体积为80%。在初始温度25℃下将胶囊加热至450℃时,相变胶囊所能储存的理论计算总热量为116 k J,储热密度为716 k J/kg。此外,还针对运行最高温度为600℃的高温相变胶囊堆积床储热实验系统进行了设计。本文开展的研究工作对于高温相变胶囊融化特性和机理的深入理解以及高温堆积床相变储热系统的优化设计和运行策略的制定等具有重要的意义。