螺旋凹槽蓄热球凝固传热过程数值模拟研究

为了提高蓄热装置中相变球的散热效率，设计了表面带有螺旋槽的相变球，并建立了三维模型。在完成网格独立性验证后，在fluent对基于螺旋槽相变球和光滑相变球的相变储热装置进行了数值模拟。在Tin入口温度为313K时，在入口速度u=0.15m/s，初始温度t0=353K的条件下进行放热过程，得到了放热过程中相变材料（PCM）、液相率和表面传热系数平均温度随时间的变化曲线。截取了放热过程中某一时刻的水流速度矢量图和液相率云图，探讨了进口速度对PCM凝固时间的影响。结果表明，与光滑相变球蓄热装置相比，沟槽相变球蓄热装置的凝固时间缩短了20%，放热时间缩短了37.5%。当入口流量较小时，增大入口流量可以有效地提高凝固效率。