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1.一种重力条件下高温蓄热容器内固/液相变的数值模拟方法，其特征在于，所述数值模拟方法包括如下具体步骤： （1）依据高温蓄热容器的几何模型划分液体及固体计算区域，使用三角形非结构化网格对上述计算区域进行网格划分； （2）定义非稳态熔化/凝固模型，定义流动为层流，定义离散坐标辐射模型； （3）定义操作条件：R向受重力作用，参考压力为一个大气压；定义基于BOUSSINESQ假设的自然对流模型； （4）定义相变材料（PCM）在气、固、液三相下的材料属性，所述材料属性具体包括密度、比热容、导热率、粘度、熔化热、液相线及固相线温度、吸收率和发射率； （5）建立如下的偏微分控制方程组： a）连续性方程 <img file="DEST_PATH_FDA0000430044180000011.GIF" wi="357" he="141" />式中：u，v分别为z方向、r方向的速度分量； b）动量方程 <img file="DEST_PATH_FDA0000430044180000012.GIF" wi="1048" he="151" /><img file="DEST_PATH_FDA0000430044180000013.GIF" wi="1010" he="165" />式中：P为压力，g为重力加速度，β为相变材料（PCM）液 态体积膨胀系数，ν为运动粘度。 c）能量方程 <img file="DEST_PATH_FDA0000430044180000021.GIF" wi="773" he="141" />式中：e为比焓，以比焓的形式把相变的影响考虑进去，适用于整个计算区域，其中焓与温度的关系式可表示成如下的形式： <img file="DEST_PATH_FDA0000430044180000022.GIF" wi="727" he="236" />式中：e为比焓，ρ为密度，t为时间，k为导热系数，c为比热容，T为温度，T<sub>m</sub>为相变温度，ΔH<sub>m</sub>为物质单位质量的相变潜热； （6）定义边界条件：定义所述高温蓄热容器的内壁为热流边界，外壁和侧壁为绝热边界，其它壁面为流/固耦合边界；其中，所述热流边界为周期性热流边界；设定日照期为40min，阴影期为50min，写入周期性热流自定义函数，其中： a）日照期热流密度q<sub>sun</sub>的函数关系如下： q<sub>sun</sub>=15424-24.88(T<sub>wall</sub>-1020) b）阴影期热流密度q<sub>shadow</sub>的函数关系如下： q<sub>shadow</sub>=-12314-24.88(T<sub>wall</sub>-1020) 其中，T<sub>wall</sub>为高温蓄热容器的内壁温度； （7）定义初始条件：对整个计算区域进行初始化，设定初始温度及初始速度； （8）设定监视内壁面温度、相变材料（PCM）温度场及液相分数分布，设定监视相变材料（PCM）熔化率变化； （9）对步骤（5）中的偏微分控制方程进行离散化得到代数方程组，并利用步骤（6）的边界条件和步骤（7）的初始条件进行封闭和求解； （10）设定时间步长及迭代次数，对计算区域内的代数方程组反复进行迭代计算，直到满足所设定的迭代精度为止，完成重力条件下蓄热容器内固/液相变的数值模拟； （11）对计算结果进行后处理，绘制出云图及相关曲线； 在上述步骤（9）中，计算每个单元与相邻单元的换热量时，需要对该单元及相邻单元内是否存在空穴作出判断，以正确计算该单元内相变材料（PCM）的质量以及与相邻单元的换热量，当有空穴存在时，PCM单元内PCM的质量为 m<sub>i,j,k</sub>=ρ<sub>i,j,k</sub>V<sub>i,j,k</sub>(1-f<sub>vi,j,k</sub>) i=1，2，……，II；j=1，2，……，JJ；k=1，2，……，KK 式中：i、j、k代表第（i，j，k）个单元，II、JJ、KK代表PCM容器各坐标方向划分的单元数，m代表相变材料（PCM）的质量，ρ代表相变材料（PCM）的密度，V为单元的体积，f<sub>v</sub>为空穴体积分数，f<sub>v</sub>=0，无空穴；0<f<sub>v</sub><1，单元内存在部分空穴；f<sub>v</sub>=1，单元内全部为空穴。 |
