بررسی انتقال گرمای تغییر فاز در چاه گرمایی حلقوی پر شده با ماده تغییر فاز دهنده-فوم فلزی

در این مقاله، انتقال گرما در یک چاه گرمایی حلقوی شامل ماده تغییر فاز دهنده بصورت عددی بررسی شده است. سطح داخلی چاه گرمایی در معرض شار گرمایی پالسی گذرا قرار دارد و سطح بیرونی آن با همرفت طبیعی خنک می شود. تحت این شرایط، دو فرایند متوالی ذوب و انجماد در ماده تغییر فاز دهنده ایجاد می شود. تغییر فاز با استفاده از روش آنتالپی-تخلخل و همرفت طبیعی در محیط متخلخل از فرمول دارسی برینکمن مدل‌سازی شده است. معادلات حاکم بی بعد به روش المان محدود گسسته سازی شده و حل عددی آن ها با استفاده از نرم افزار comsol انجام شده است. برای اطمینان از صحت شبیه سازی، نتایج با پژوهش های  قبلی اعتبار سنجی شده که توافق خوبی را نشان داده اند. نتایج بدست آمده نشان می دهند افزایش شار پایه سبب تقویت اثرات همرفت طبیعی در فاز مذاب می شود. این اثر را می توان در کاهش شیب افزایش دمای سطح باتری مشاهده نمود. همچنین کارایی چاه گرمایی طی فرایند ذوب  افزایش و مقدار کمینه آن در فرایند انجماد، بزرگتر از واحد می شود. افزایش مدت زمان پالس شار گرمایی، سبب پخش بهتر گرما در چاه گرمایی شده و کسر حجم ذوب و دمای سطح باتری را افزایش می دهد. در کارایی کلی چاه گرمایی تغییر چندانی ایجاد نمی شود.

investigation of phase change heat transfer in an annular heatsink filled with phase change material-metal foam

in this article, heat transfer in an annular heatsink including phase change material is numerically investigated. the inner surface ofthe heatsink is exposed to transient pulsed heat flux and its outer surface is cooled by natural convection. under these conditions,two successive processes of melting and solidification occur in the phase change material. the phase change is modeled using the enthalpy-porosity method and natural convection in the porous medium from darcy brinkman's formula. the non-dimensional governing equations have been discretized by finite element method and their numerical solution has been done using comsolsoftware. to ensure the accuracy of the simulation, the results were validated with previous researches, which showed a goodagreement. the obtained results show that increasing the base flux strengthens the effects of natural convection in the molten phase.this effect can be seen in reducing the slope of the battery surface temperature increase. also, the efficiency of the heatsinkincreases during the melting process and its minimum value becomes greater than unity during the solidification process. increasingthe duration of the heat flux pulse causes better heat distribution in the heatsink and increases the melting volume fraction and thebattery surface temperature. there is not much change in the overall efficiency of the heatsink.