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摘要
多孔骨架的孔密度对改善金属骨架复合相变储能材料的传热效果具有重要意义，本工作采用有限元方法，利用三种不同的孔密度对金属骨架进行梯度孔密度优化，制备五种不同方向及梯度的金属骨架，研究了侧壁面加热情况下不同方向梯度孔密度排布的传热特性。结果表明，纵向负梯度孔密度骨架传热效果最佳，在此基础上优化梯度分布，得到了采用三段梯度时的最佳工况，即纵向负梯度二工况。纵向负梯度结构改善了方腔内部流动形态，兼顾了骨架导热和流动传热的影响，从而增强了对方腔角落熔化死区的传热效果，达到了提高温度均匀性的目的。纵向负梯度二骨架相较于均匀骨架完全熔化时间缩短了8.2%，尤其在液相率达到0.9之后，相较于横向负梯度和均匀方腔的熔化速率分别提高了29%、14%。采用纵向负梯度工况时的相变储热速率相较于横向和正梯度分别提高了17%、11.6%。本研究提出的采用多段梯度孔密度金属骨架制备复合相变材料，有助于在定孔隙率不增加骨架体积的情况下，加强复合相变材料的储能效率，为更好地利用能源提供理论依据。
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