平板相变材料的简化传热模型研究

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能源短缺问题是经济发展中必须面对的问题,近年来,储能技术因其在节能、“移峰填谷”、经济及环境等方面的作用受到了与日俱增的关注。相变储能技术在储能技术上运用广泛,相变储能技术的应用需要高效而精确的模拟方法,研究计算快捷、准确度满足要求的相变材料传热模型是必要的。因此,本文以平板相变材料为研究对象,通过分析相变传热过程,提出了一种动态的热容热阻(RC)简化模型。在本模型内,相变材料的传热过程借助于一个可变RC电路的概念来进行模拟。模型节点设于各相分界面及壁面,各节点热流平衡,固相、糊相和液相在每个时刻的长度决定了该时刻的热容和热阻的值。相变过程中,随着热量的传递,固相、糊相、液相是不断变化的,模型分界面节点位置、热容、热阻随之变化。该模型可以根据不同的相变状态对求解方程进行切换,对相变材料传热过程进行完整的模拟。采用计算流体动力学(CFD)模型的计算结果对提出的简化RC模型进行验证对比。结果表明,简化模型在节省计算成本的同时,满足了相变传热过程的求解精度需要。基于简化模型,本文进一步分析了相变材料不同热物性参数下的传热。
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