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题名梯度多孔介质腔体内固液相变过程数值研究
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作者
崔云杰
陈宝明
云和明
随立言
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机构
山东建筑大学热能工程学院
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出处
《山东建筑大学学报》
2023年第5期65-73,81,共10页
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基金
国家自然科学基金项目(51976111)。
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文摘
基于格子玻尔兹曼方法,利用四参数随机生长法生成梯度多孔介质,采用描述相变糊状区的两区域模型,求解了孔隙尺度下梯度多孔介质腔体内固液相变过程,分析了相变材料的相场分布、融化速率及热壁面平均努塞尔特数的变化,并改变相邻多孔介质孔隙率的差值,探究了梯度多孔介质对固液相变影响的一般性规律。结果表明:相变材料的融化过程与多孔介质梯度的方向有关,沿热量传递方向梯度(x向梯度)变化对相变材料融化速率影响大,且低孔隙率多孔介质靠近高温壁面时相变材料融化速率最快;竖直方向梯度(z向梯度)变化对相变材料融化速率影响小,融化速率的不同主要体现在相变后期方腔内竖直方向温度均匀性的差异;相邻孔隙率差值的改变影响方向梯度多孔介质的传热能力。
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关键词
格子玻尔兹曼方法
四参数随机生长法
固液相变
梯度多孔介质
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Keywords
Lattice Boltzmann Method
Quartet Structure Generation Set
solid-liquid phase change
gradient porous media
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分类号
TU996
[建筑科学—供热、供燃气、通风及空调工程]
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题名体积占比不同的组合式石蜡相变传热数值模拟
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作者
随立言
陈宝明
常钊
罗丹
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机构
山东建筑大学热能工程学院
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出处
《煤气与热力》
2022年第2期37-42,共6页
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基金
国家自然科学基金面上项目(5197061221)。
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文摘
石蜡组合式腔体的长、宽、高均为30 mm,内部用两个长30 mm、宽1.5 mm、高30 mm的铜板分割成3个腔体层,每个腔体层填充不同相变温度的石蜡。组合式腔体左壁面为加热面,其余壁面均绝热。在组合式腔体长、宽、高均不变的情况下,通过改变各腔体层的宽度来改变石蜡的体积占比,共设置7种排布方式。排布方式1:各腔体层均填充石蜡RT55,各腔体层体积占比为1∶1∶1。排布方式2~7:与加热面相邻的腔体层填充石蜡RT55,中间腔体层填充石蜡RT50,最右侧腔体层填充石蜡RT44HC,各腔体层体积占比分别为1∶1∶1、2∶2∶5、2∶3∶4、1∶3∶5、3∶4∶2、4∶3∶2。采用有限元软件COMSOL Multiphysics建立组合式腔体二维模型,研究不同相变温度的石蜡体积占比对石蜡液相率随熔化时间变化、温度场以及速度场的影响。结果表明:在相同时间内,含多种相变材料的组合式腔体的液相率明显高于单一相变材料。组合式腔体中存在多个固、液共存区,缩短了石蜡熔化时间。方式7的完全熔化时间最短,温度场以及速度场均匀性最好,可以表明,相变温度高的石蜡体积占比越大,组合式腔体石蜡整体熔化时间越短,并且温度场及速度场越均匀。在组合式腔体中,不同相变温度的石蜡的体积占比不同,其熔化时间、温度场以及速度场不同。合理选择相变材料的体积占比可有效缩短石蜡熔化时间,改善温度场及速度场的均匀性。
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关键词
相变材料
石蜡组合式腔体
液相率
熔化时间
温度场
速度场
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Keywords
phase-change material
paraffin combined cavity
liquid phase ratio
melting time
temperature field
velocity field
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分类号
TK513.5
[动力工程及工程热物理—热能工程]
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题名含金属骨架复合腔体中石蜡相变传热模拟研究
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作者
随立言
陈宝明
常钊
罗丹
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机构
山东建筑大学热能工程学院
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出处
《区域供热》
2022年第3期73-79,85,共8页
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文摘
基于面中心切球法构造孔隙率为0.9的金属骨架,结合复合腔体,研究在复合腔体中添加面中心法骨架对石蜡相变传热过程的影响,并与纯石蜡方腔熔化过程进行比较。采用有限元分析法进行数值模拟,建立焓法模型求解相变过程中相变界面迁移问题。结果表明,在复合腔体中添加面中心法骨架可显著提高相变材料的相变速率,强化相变传热,其完全熔化时间较纯石蜡提升了65%;整个相变传热过程由导热和自然对流共同作用,在复合腔体中添加面中心法骨架可消除石蜡角化及热量堆积现象,还可提高石蜡内部温度均匀性,熔化10分钟时,方腔高温壁面与最右侧壁面温差为17.58℃,熔化20分钟时,温差为8.37℃,较纯石蜡分别减少12.42℃、21.63℃。
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关键词
复合腔体
面中心法
相变材料
金属骨架
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Keywords
composite cavity
face center method skeleton
phase change materials
metal skeleton
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分类号
TB34
[一般工业技术—材料科学与工程]
TK124
[动力工程及工程热物理—工程热物理]
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