相变材料蓄能式低温热水采暖地板热性能模拟

提出了一种采用定形相变材料蓄能的低温热水采暖地板形式。为了研究定形相变材料蓄能式低温热水采暖地板的传热性能,建立了该地板的传热分析模型。分析了相变材料的相变温度对地板表面平均热流密度和蓄能比的影响;比较了相变材料潜热蓄能地板与混凝土显热蓄能地板的热性能差异。结果表明:定形相变材料地板停止加热后仍可以在较长时间内保持稳定的热流密度。同时定形相变材料地板具有较大的蓄能比,使其夜间蓄存的热量可被更多地用于日间供热。     

定形相变墙板改善轻质墙体夏季隔热性能研究

本文提出了将定形相变蓄能墙板安装在轻质保温墙体内侧,取代传统重质材料,改善围护结构夏季隔热性能的方法.以北京地区为例,比较了定形相变蓄能墙板与重质混凝土在改善轻质围护结构隔热性能方面的差异,并从相变温度和相变墙板厚度两个方面对定形相变蓄能墙板的使用效果进行了优化.研究表明定形相变蓄能墙板能有效改善轻质保温墙体的隔热性能,而对建筑自身承重增加很小.     

相变微胶囊的热导率测量

提出应用3ω谐波探测技术进行脲醛树脂-石蜡相变微胶囊的等效热导率测量方法。测试了跨越相变温度区间的微胶囊等效热导率,分析了等效热导率随温度的变化关系。在其相变温度区间内,热导率存在极大值,该极值点对应的温度与其相变温度峰值一致。同样温度下,降温时的等效热导率略小于升温,这主要是由降温时相变材料的过冷引起。     

动力型分离式热管蓄能装置的数值模拟

为了研究动力型分离式热管蓄能装置中相变材料(PCM)的蓄能和释能过程中的传热情况,进行了热管蓄能装置蓄能和释能过程的数值模拟。建立了动力型热管蓄能装置蓄能及释能过程的物理模型,采用Solidification/Melting模型对热管内部的蓄能和释能过程进行了数值模拟分析,得到了动力型分离式热管稳定运行时的温度分布和液相率分布,并探讨了蓄能和释能过程所用的时间以及PCM在各个时间节点的温度值,计算结果与实验结果的对比表明两者吻合性较好。     

相变微胶囊复合板相变传热数值研究

本文以相变微胶囊复合板隔热组件为研究对象,基于焓法方程建立了蓄热/隔热型耦合相变传热数值模型,预测了板内的温度分布、相界面移动等响应特征,系统地分析了Stefan数及相变温度区间对传热的影响。结果表明:相变微胶囊板内固相界面的移动速度大于液相界面,固相界面消失后,液相界面移动明显加速;固、液相界面移动速度随Stefan数的增大而增快,同时板内整体温度水平升高;固相界面移动速度随着相变温度区间的增大而增快,但相变温度区间对相变材料完全熔化所需时间影响不大。     

相变微胶囊单体熔化传热过程研究

本文以石蜡为壳芯、脲醛树脂为囊壁的单个相变微胶囊颗粒为研究对象,运用显热容法对该相变胶囊熔化传热过程进行了数值模拟研究,得到胶囊内部结构等因素对胶囊相变换热过程及相界面移动的影响规律。结果表明增大斯蒂芬数和相变温度半径以及减小胶囊粒径均可使相变材料熔化速率提高;囊壁厚度及囊壁导热系数的变化会对相变过程带来一定的影响,但存在一界限值;相变材料的相变潜热大小对相变过程有着显著影响。     

多孔肋微通道相变微胶囊悬浮液的传热分析

为了提高微通道热沉的水力性能和热力性能,采用等效比热容法对相变微胶囊悬浮液在固体肋和多孔肋微通道热沉内的流动与传热特性进行研究。结果表明：多孔肋可以使微通道热沉的压降显著降低,对热阻的影响随微通道内冷却剂流动距离变化。相变微胶囊悬浮液相变吸收潜热可以减小微通道热沉的热阻,但是粘度增大使得压降增大。多孔肋和相变微胶囊悬浮液都能提高微通道热沉的综合性能,相变微胶囊悬浮液在多孔肋微通道热沉中比水在固体肋微通道热沉中的综合性能提高了14%。     

基于(火积)与熵产分析的最优相变温度研究

蓄能对分布式能源系统的效率有较大影响。本文对于分布式能源系统中蓄能的相变温度,分别采用熵产极值,(火积)耗散极值与广义热阻极值进行优化。结果表明,(火积)耗散极值与广义热阻极值作为优化准则所得的最优相变温度对应蓄热取热功率的极大值。此外,基于(火积)耗散分析方法,分析了二级蓄能的蓄热取热能力,结果表明二级蓄能的蓄热取热量比单级蓄能大,二级蓄能与单级蓄能蓄热量之比与冷热流体入口温度无关,仅与传热单元数有关,且当传热单元数趋于无穷大时,二级蓄能与单级蓄能的蓄热量之比趋于四分之三。     

潜热型热功能流体强化换热分析

本文建立了分析带有相变微胶囊的潜热型热功能流体的流动和换热过程数理模型,应用有限差分法和移动热源法进行联合求解。计算结果表明,相变微胶囊的加入:较好地提高了流体的换热性能。获得了相变颗粒大小和体积分数对强化换热影响等结果。计算结果对该类流体的设计和应用提供了理论依据。     

基于蓄热完善度的联供系统最佳相变温度求解

以天然气为燃料,燃气轮机驱动的建筑冷热电联供系统是分布式能源系统的主要形式之一。将蓄能与联供系统相结合,可有效改善系统变工况性能,对系统起到减容增效的作用。本文提出蓄热完善度的概念,用以评价实际相变蓄能与理想蓄能在热性能上的差异,并分析其对系统整体能耗的影响。通过建立简化的系统模型,以系统一次能耗最小为优化目标,求得最佳相变温度的解析表达式,对实际相变蓄能型联供系统优化设计具有一定指导意义。     

Evaluation of the effect of a phase-change material on the thermal response of a bizone building under the climatic conditions of Tunisia

This paper extends the thermoelectric analogy method to study the thermal behavior of a concrete envelope of a dual-zone building containing microencapsulated phase-change material (PCM) and subjected to realistic climatic conditions based on weather data for a typical summer day in Tunisia. This work deals with a numerical study based on the nodal method to predict the effect of phase change on the thermal response as well as the energy flux reduction associated with the composite-envelope building.     

Experimental study on enhanced heat transfer of nanocomposite phase change materials

Nanocomposite phase change materials (NCPCMs) containing different mass fractions (nanomaterial concentration) and different copper nanoparticle (CN)/multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) mass ratios were prepared and experimentally studied. Latent heat and thermal conductivity of the NCPCMs were studied and calculated by using the T-history method. The results revealed that addition of CN or MWCNT to the phase change material (PCM) resulted in NCPCMs with enhanced thermal conductivity and charge rates, respectively. However, when both nanoparticle materials were added to the PCM simultaneously, the resulting NCPCMs improved their thermal performance below expectations as a result of agglomeration and sedimentation between the two additives. Thus, the NCPCMs containing only CN or MWCNT showed superior thermophysical properties than the pure PCM, while the NCPCM containing both CN and MWCNT did not improve the thermal characteristic of PCM significantly.     

封装有相变材料的金属泡沫复合散热器实验研究

相变材料的固液相变具有较高的相变潜热且相变体积变化小,在间歇性工作的电子器件的温控中得到广泛的应用。本文采用将铜泡沫嵌入相变材料中的方法来强化固液相变的传热性能的方法,提出一种封装有金属泡沫和相变材料的复合式散热器结构,实验研究了该散热器的加热表面的温度与时间的变化关系,分析铜泡沫孔隙率、孔密度以及石蜡物性等各个参数对该复合式热沉散热效果的影响。     

Lattice Boltzmann simulation on thermal performance of composite phase change material based on Voronoi models

Phase change materials(PCMs) are important for sustaining energy development. For the thermal performance enhancement, the composite PCM with metal foam reconstructed by the Voronoi method is investigated in this work. The lattice Boltzmann method(LBM) is used to analyze the melting process on a pore scale. The melting interface evolution and temperature contour of the composite PCM are explored and compared with those of pure PCM. Moreover, structure parameters including the pore density, porosity and irregularity are investigated comprehensively, indicating that the additive of metal foam strengthens the melting performance of PCM obviously. Compared with pure PCM, the composite PCM has quick rates of the melting front evolution and heat transfer. The heat conduction plays a great role in the whole melting process since the convection is weakened for the composite PCM. To improve the melting efficiency, a larger pore density and smaller irregularity are recommended in general. More significantly, a suitable porosity is determined based on the requirement for the balance between the melting rate and heat storage capacity in practical engineering.     

相变材料模拟金属构件热特性的数值研究

通过理论分析和数值计算论证了用相变材料模拟多种常用金属构件热特性的可行性.利用相变材料模拟了厚度分别为20 mm,30 mm,50 mm和100 mm的金属板材,发现在模拟较厚的金属板材时,相变材料的低导热系数对模拟效果产生了不利影响.在此基础上,利用导热系数增强的相变材料对厚度大于100 mm金属板材进行模拟,取得了较好的模拟效果.并利用相变材料模拟了金属构件轮和管的热特性.     

热储能系统中二维多重相变问题第二类边界条件的双倒易边界元解法

本文发展了二维非定常热导热并带有多重相变运动边界问题的双倒易边界元方法．对热储能系统中相变材料的多重相变运动边界问题进行了模拟，得出了温度分布及相变界面随时间的变化，结果表明，双倒易边界元方法能够很好地处理这类问题．     

水平圆管内磁性潜热型功能流体对流换热特性的数值模拟

建立磁场作用下水平圆管内磁性潜热型功能流体对流换热的数学物理模型,分析磁场强度、磁性相变微胶囊体积分数、流体质量流量等因素对流体对流换热的影响.磁场对磁性潜热型功能流体的对流换热具有显著的强化作用,磁场强度愈大强化作用愈明显,强化原因是磁性相变微胶囊受到磁力作用产生扰动.     

Uncertainty quantification via random domain decomposition and probabilistic collocation on sparse grids

Quantitative predictions of the behavior of many deterministic systems are uncertain due to ubiquitous heterogeneity and insufficient characterization by data. We present a computational approach to quantify predictive uncertainty in complex phenomena, which is modeled by (partial) differential equations with uncertain parameters exhibiting multi-scale variability. The approach is motivated by flow in random composites whose internal architecture (spatial arrangement of constitutive materials) and spatial variability of properties of each material are both uncertain. The proposed two-scale framework combines a random domain decomposition (RDD) and a probabilistic collocation method (PCM) on sparse grids to quantify these two sources of uncertainty, respectively. The use of sparse grid points significantly reduces the overall computational cost, especially for random processes with small correlation lengths. A series of one-, two-, and three-dimensional computational examples demonstrate that the combined RDD–PCM approach yields efficient, robust and non-intrusive approximations for the statistics of diffusion in random composites.     

空调蓄冷材料研究现状及其新进展

分析了空调蓄冷材料研究现状及存在的一些问题 ,提出研制一种新型空调复合蓄冷材料 ,通过实验 ,分析该蓄冷材料的融点、融解热等热学性能。并通过实验研究寻找到了一种新型空调蓄冷材料 ,测试结果表明该蓄冷材料具有较高的相变潜热、适宜的相变温度和较好的热稳定性 ,因此可被应用于蓄冷空调系统中。     

微胶囊化相变悬浮液层流传热强化的参数分析

通过对微胶囊相变悬浮液管内层流恒热流对流换热的数学建模和模拟计算,获得在恒热流加热边界条件下,不同参数匹配时相变糊状区的确切范围以及固液相变两条相界面的数值结果。利用该模型对影响悬浮型固液两相流传热特性的诸多参数进行了比较细致的定量分析,这些参数包括固相体积浓度、斯蒂芬(Ste)数、粒径比、无量纲相变温度区间宽度以及无量纲过冷度等。分析和模拟计算的结果显示微胶囊浓度和斯蒂芬数对管内层流传热具有最重要的影响。