随着全球经济的高速发展,资源短缺、能源消耗过大、环境污染加剧、生态污染严重等问题是困扰着世界经济和社会可持续性的发展。对化石燃料的快速消耗和由此产生的环境污染问题逐渐成为政府和科研人员所面对的难题。目前,高效、清洁的使用能源成为业内普遍关注的研究热点。储能是以间接的形式,进行能量在时间和空间上的移位,应用领域广阔、清洁无污染以及有效的使用方法。由于用户能量负荷的不稳定性和能源的不易储存性,为了提高能量利用效率,相变储能技术被广泛的用于蓄能技术中。相变储能技术,可分为储能过程和取能过程,即：凝固和熔化两个过程。在这两个过程当中,能量的传递过程可描述为：1.凝固过程：冷却低温侧与相变材料之前的对流换热,使相变流体放热降温直至产生相变,之后以导热形式与固态相变材料发生能量传递,而固态与液态的相变材料则以对流换热传递能量,直至相变材料全变为固态,完成储能过程；2,融化过程：加热高温侧与固态相变材料之间以导热形式传递能量,固态相变材料吸热融化,之后以对流换热形式进行能量传递,而成为液态的相变材料与固态相变材料之间以对流换热形式进行能量传递,直至相变材料全变为液态。虽然相变材料(phase change materials,PCMs)具有蓄能量大、系统体积小、相变温度稳定等优点,但是其最主要的缺点在于,大多数相变材料的导热系数都很低,小于1W/(m·K)。而高性能的相变系统往往都是在小温差(<20℃)工况下运行,这两个方面的因素导致相变蓄能过程的传热效率较低,蓄能与释能过程需要较长的时间。针对上述问题,目前科研人员提出多种适合提升蓄能系统蓄能效率的方式。本文根据已有研究,选取了CU纳米粒子作为热提升剂,H2O作为相变基液,进行了相变蓄能特性研究,基于FLUENT软件,通过不同质量分数的CU纳米粒子添加量(5%,10%,15%)的模型参数,得出了每种添加量下的最优化蓄冷厚度以及凝固和融化速率的变化情况。结果显示,蓄冷过程中,蓄冰厚度达到0.06m时,不同质量分数下的复合纳米相变材料的蓄冷效率都为最佳。之后蓄冷速率随着厚度的增加而开始降低。同时,根据不同的质量分数添加量(5%,10%,15%),蓄冷效率随着纳米添加量的增加而提高。当完成整个蓄冷过程,相比纯水相变材料,蓄冷效率分别提高21.3%,38.7%,50.2%。融化过程中,根据纳米颗粒对相变材料导热率以及热扩散系数的改变,质量分数5%,10%,15%的纳米相变材料,其融化速率分别提高了14.3%,29.6%和43.5%。随着液相区域体积的增大,融化速率也逐渐增大。融化过程以自然对流为主。相变区域内自然对流从右壁面受热上升环流至左侧相变界面,导致上部分换热量大于下部分,因此固-液相变界面呈梯形状。在环流的作用下,固-液相变界面上的固态相变材料下沉,形成紧密接触熔化,从而使液-固相界面存在较强的自然对流,从而熔化速率大于凝固速率。