摘要：固液相变材料能够在温度不变的情况下，通过材料熔化/凝固的固液相变过程，实现能量的吸收和释放在供能削峰填谷、太阳能利用、分布式能源系统、纺织业、军工领域等多方面具有广泛的应用前景。将相变材料封装到骨架材料中可避免其导热系数低、环境污染、熔点泄漏等问题，有效提升了相变材料的实用性。而相变微胶囊是一种核壳结构的复合相变材料，其依靠球壳材料将相变芯材包裹其内，大大提高了相变材料的兼容性与安全性，是相变储能领域热点问题之一。

但当相变复合材料的应用对象尺寸较小时，相变复合材料内部结构对相变复合材料的传热特性的影响就不可忽略，但目前有关热流密度和微胶囊分布特征对复合材料耦合传热特性的影响的研究文献却相对较少。因此，本文建立了固液相变复合材料的耦合传热过程理论模型，采用Fluent软件对固液相变微胶囊复合材料在微胶囊分布特征下的换热特性进行数值模拟，分析了微胶囊分布特征对复合材料耦合传热特性的影响，研究结果表明：

（1）相变微胶囊在传热过程中具有发生物态变化提供潜热却几乎保持自身温度不变的特性，具有一定的储能能力，可作为良好的储能材料，利用其特性可吸收目标发出的热量，降低红外辐射强度；

（2）在相变微胶囊的应用中，往往存在材料的导热系数低等问题，影响传热效果；

（3）相变微胶囊的分布间距对相变传热过程产生影响，分布间距过小，温度变化集中同一区域，不利于温度分布的均匀性；分布间距过大，仅靠近热源的相变微胶囊起储能作用，其余相变微胶囊并不发生相变；

（4）热源一定的情况下，相变微胶囊数量越多并不意味着换热效果越好，相变微胶囊数量的增加并不能增强材料的储热/释热能力，还会造成材料的浪费。

关键词： 相变微胶囊；固液相变；数值模拟

目  录

摘  要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 研究背景及研究意义-1

1.2 国内外研究现状-3

1.2.1相变微胶囊制备方法研究进展-3

1.2.2相变微胶囊热物性测试研究进展-5

1.2.3相变微胶囊应用现状-7

1.3 存在问题及课题主要研究内容-8

2. 固液相变微胶囊耦合传热的理论建模-9

2.1 引言-9

2.2 相变微胶囊的物理模型-9

2.3传热的数学模型-10

2.3.1 控制方程-10

2.3.2 网格划分-11

2.3.3 初始和边界条件-12

2.3.4 求解方法-12

2.3.5 网格无关性验证-13

2.3.6 步长独立性验证-13

2.4 本章小结-14

3. 相变微胶囊传热特性的分析与讨论-15

3.1 相变微胶囊的固液相变换热过程-15

3.2微胶囊间距对固液相变换热过程的影响-18

3.3微胶囊数量对固液相变换热过程的影响-22

3.4 本章小结-25

4. 结论和展望-27

4.1 结论-27

4.2 展望-27

致谢-28

参考文献-29