化工进展 ›› 2018, Vol. 37 ›› Issue (09): 3540-3546.DOI: 10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1867

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孔隙分布对分形泡沫金属基相变材料传热特性的影响

王晟琪, 郑佳宜, 余延顺   

  1. 南京理工大学能源与动力工程学院, 电子设备热控制工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210094
  • 收稿日期:2017-09-05 修回日期:2017-11-10 出版日期:2018-09-05 发布日期:2018-09-05
  • 通讯作者: 郑佳宜,博士,讲师。
  • 作者简介:王晟琪(1992-),男,硕士研究生,主要从事相变材料在节能应用方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(51706101)、江苏省太阳能技术重点实验室开放课题(KLSST201704)及中央高校基本科研业务专项资金项目(30917011328)。

Influence of pore structure on the heat transfer characteristics of fractal metal foam filled with phase change material

WANG Shengqi, ZHENG Jiayi, YU Yanshun   

  1. MⅡT Key Laboratory of Thermal Control of Electronic Equipment, School of Energy and Power Engineering, Nanjing University of Science & Technology, NanJing 210094, Jiangsu, China
  • Received:2017-09-05 Revised:2017-11-10 Online:2018-09-05 Published:2018-09-05

摘要: 基于分形理论,采用Sierpinski分形结构来模拟分形泡沫金属的孔隙结构。以泡沫金属为基体,孔隙中填充相变材料,通过数值计算比较了相同孔隙率和分形维数但不同孔隙结构分布规律的泡沫金属基相变材料在恒热流边界条件下的传热特性差异,得到了在传热过程中相变材料的相变率随时间变化及其相场分布情况云图。结果表明:当泡沫金属存在开口孔且所在位置处于热流边界时,孔隙中相变材料的传热速率明显大于不存在任何孔隙处于热流边界的情况;当泡沫金属不存在孔隙处于热流边界时,随着泡沫金属比表面积的增大,孔隙中相变材料传热速率增大;且分形体的分形级数越高,孔隙分布规律对其传热性能的影响程度越大。

关键词: 分形理论, 泡沫金属, 相变材料, 孔隙结构

Abstract: The heat transfer model of porous metal foam filled with phase change material by Sierpinski fractal is developed and numerically analyzed. The phase field of phase change material inside porous metal foam is presented, and the effect of the pore structure on the heat transfer characteristics is analyzed. The results indicate that, if there are some open pores connected with the thermal boundary of the foam metal, the heat transfer rate of the phase change material will be higher than that without pores. For the latter case, the heat transfer rate increases with the specific surface of the metal foam. In addition, the higher the fractal order of the fractal model, the greater the influence of the pore structure on the heat transfer characteristics.

Key words: fractal, metal foam, phase change material, pore structure

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