固液相变储能技术具有单位容积储热量大、温度波动范围小、体积变化量小、污染小以及热化学稳定性强等优点,在建筑节能、太阳能系统、电力系统和军事工业等领域得到了广泛应用。固液相变材料通过相态转化进行热量的储存和释放,其融化与凝固过程主要发生在固液共存的糊状区中,研究糊状区内颗粒相变中的运动特性和传热特性有利于掌握固液相变机理,优化相变储能技术。本文采用数值模拟的方法,专门研究糊状区内颗粒运动和融化的传热特性。在详尽分析重力场中固体颗粒运动的物理机理基础上,采用任意拉格朗日-欧拉方法追踪颗粒界面的迁移和变形,建立了通道内颗粒相变过程中的运动和传热的数学模型,采用有限元方法模拟求解了单个颗粒和颗粒群在通道中的相变及运动过程,分析了粒径通道尺寸比、颗粒在通道内的初始位置、通道内主体流速以及颗粒排列方式等因素对颗粒相变中运动及传热特性的影响。结果表明,固体颗粒在重力场下落运动过程中,在两侧和后部形成涡流,颗粒表面将发生不均匀融化,并逐渐形成一端圆弧形另一端凸起的不规则形状,同时质心位置发生偏移引起颗粒转动,呈现出复杂的运动形态。粒径通道尺寸比、通道内的颗粒初始位置、通道内主体流速都对颗粒运动和相变存在显著影响。通道相对越宽,颗粒偏移量越大,运动速度越快,边界形状更加不规则,相变过程加剧。初始位置对颗粒下降过程中的转动和质心偏移产生复杂影响。通道内主体流速影响颗粒下落的运动速度和传热,主体速度向下时,颗粒两侧涡流减小,运动速度加快;主体速度向上时,颗粒下降运动受到阻碍。多个颗粒的相变、运动和传热表现更为复杂,其中颗粒的排列方式等因素的影响最为显著。竖直排列的双颗粒在下降过程中,存在拖曳、碰撞等现象,下方颗粒将阻碍上方颗粒的运动和传热过程,从而导致两个颗粒相变速率存在差异;水平排列双颗粒受到通道宽度的影响,通道宽度越小,两颗粒的干扰越大,下落速度显著不同。三个颗粒及多个颗粒在下落运动过程中将产生相互碰撞和拖曳等现象,使颗粒在通道内出现复杂的运动轨迹,从而影响颗粒群的相变过程。