2018传热传质学年会集

基于非迭代LBM模型的多孔复合相变材， : 相变材料储热速率方面有很大的应用价值[2]。近年来有许多学者都对金属填充相变条件而使得计算效率降低。且相变过程是一个非线性过程，这又使得求解N-S方程的难 ）Th。对计算过程做如下假设：1物理模型示意

1U+1U·UP2URaT*

Pr T 1

Ste

Xx

，YH

，U

，t*t HgH3TT

CTT Ra

f

，Ste

，Pr

f力加速度，m·s-2Cp为材料的比热容，J·(kg·K)-1；La为材料的潜热，J·kg-1；ThLBMfxct,tt

fgixcit,tt

x,t1

x,tgeqx,t 式中fix,tgix,t分别为密度、温度分布函数，下标i为格子速度方向，弛豫时间，F为浮升力项feqx,t、geqx,t分别为密度与温度的平衡态分布函数 2feq1ci·u u

2c2 s 2geqT1ci·u u

2c2 sF113ciu9ci

gTT

i

2

2c4ci m f f

c2t

g

c2t

ics为格子声速。在D2Q93ccs3c

ii

i1c

,

i1

i i

4,sin

i5 49,i 19,i1

136,i5fii

ueii

t2

；TiLBM相变模型不同的是，该模型在发生相变时，加入预测与2。0 TntTn0

Tn

Tnt

fnt

0,HHf s,HH

H H 2相变过程的预测-修正示意LBM模型的准确性，我们通过模拟方腔内自然对流相变过Ra3。Ra=10000的误2.87%，Ra=1000003.71%都在合理误差范围之内，故该新模型合理。

LBM相变模型，首先模拟了纯相变材料在恒壁温边界条件下的融化蓄热速率的影响。在研究中全部采用无量，其无量数选取如下表1。数表1无量数 保持孔隙率不变（0.8976，度从2增加到8，来探寻不同 从图中可以看出，度是影响方腔内自然对流的关键因素，随着随着度的增大， 图5t*=0.030时不同度下速率分布多孔介质的度对相变材料融化分数及蓄热量的影响，如图6所示。可以看出，2的融化时间分别减少了69.77%、86.05%、88.37%。说明随着多孔介质度的增加造 图6不同度相变材料融化分数与蓄热了孔隙率0.78，0.85，0.88，0.96，0.99下的融化分数与蓄热量随时间的变化，其变 7不同孔隙率下相变材料的融化分数与蓄热0.89762无量纲物性参数选无量 数（Pr）对相变材料的影响如下图8，模拟过保持相变材料Ste=1，Pr数是与相变材料的运动与传热性质有关的参数，Pr数减小导致了相变材料 图8不同数下融化分数与蓄热量随时间变数（Ste）对相变材料的影响如下图9，模拟过保持相变材料的Pr=0.5，Ra=100000Ste数下的融化分数与蓄热量随时间的变化趋势可以看出，随SteSte数的减小而升Ste数是与相变材料的潜热大小有关的参数，Ste数减小意味着相变材料的 9不同Ste数下融化速率与蓄热量随时间变LBM模型应用到多孔介质领域，模拟了孔隙尺度下的多1)度增大会使固液接触面积增大，进而使融化速率得到提升，同时也会对多孔介杲东彦,陈振乾,孙东科.金属内相变材料融化的格子Boltzmann方法孔隙尺度模拟研究[J].工程热物理学报,2016,V37(2):385-389.GaoDong-Yan,ChenZhen-Qian,SunDong-Ke.PoreScaleLatticeBoltzmannMethodforSimulationofMeltingofPhaseChangeMaterialsinFoamMetals.In:ProceedingofSocietyofEngineeringThermophysics.2016,V37(2):385-389ZhaoCY.Reviewonthermaltransportinhighporositycellularmetalfoamswithopencells[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2012,55(13-14):3618-3632.LuTJ,StoneHA,AshbyMF.Heattransferinopen-cellmetalfoams[J].ActaMaterialia,1998,46(10):NieldDA,BejanA.ConvectioninPorousMedia[J].SpringerBerlin,2013,108(2):284-SiahpushA,CrepeauJ.Phasechangeheattransferenhancementusingcopperporousfoam[J].JournalofHeatTransfer,2008,130(8):082301.ZhaoCY,LuW,TianY.Heattransferenhancementforthermalenergystorageusingmetalfoamsembeddedwithinphasechangematerials(PCMs)[J].Solarenergy,2010,84(8):1402-1412.JiaungWS,HoJR,KuoCP.LatticeBoltzmannmethodfortheheatconductionproblemwithphasechange[J].NumericalHeatTransfer:PartB:Fundamentals,2001,39(2):167-187.HuberC,ParmigianiA,ChopardB,etal.LatticeBoltzmannmodelformeltingwithnaturalconvection[J].InternationalJournalofHeatandFluidFlow,2008,29(5):1469-1480.GaoD,ChenZ.LatticeBoltzmannsimulationofnaturalconvectiondominatedmeltinginarectangularfilledwithporousmedia[J].InternationalJournalofThermalSciences,2011,50(4):493-501.ChenZ,GaoD,ShiJ.Experimentalandnumericalstudyonmeltingofphasechangematerialsinmetalfoamsatporescale[J].InternationalJournalofHeatandMassTransfer,2014,72:646-655.HuoY,RaoZ.Thequasi-enthalpybasedlatticeBoltzmannmodelforsolid-liquidphasechange[J].AppliedThermalEngineerin