梯度骨架-翅片结构强化传热的模拟研究

添加金属骨架是提高相变材料热性能的有效途径之一。为了探究含金属骨架相变方腔内部因对流而导致融化不均的问题,采用有限元方法,数值模拟了4种骨架(均匀骨架、梯度骨架、均匀骨架-翅片、梯度骨架-翅片)的融化过程。结果表明:4种不同结构的金属骨架中,梯度骨架-翅片结构具有最优的传热特性,翅片的存在提高了方腔内部相变材料的融化速率,缩短了融化时间;添加翅片还可以改善复合相变方腔内部温度的均匀性;以添加均匀骨架腔体为基准,含梯度骨架-翅片结构复合相变方腔的蓄热率提高了24.83%;翅片结构参数也影响相变方腔的传热特性,当翅片层数为2层、间距为4 mm、厚度为0.4 mm时,梯度骨架-翅片结构具有较好的传热特性。

基于人类视觉特性的梯度骨架标记提取算法

针对分水岭算法预处理阶段的标记提取问题,提出一种基于人类视觉特性的梯度骨架标记提取算法。通过标记梯度图像的谷点组成贯通整幅梯度图像的骨架,在不同彩色空间中根据背景亮度自动选取阈值,并从骨架中剔除大于该阈值的鞍点,使骨架离散为各自连通的小骨架群,将每个小骨架作为独立标记。实验结果表明,该算法能够解决传统算法参数选取困难的问题,在抑制分水岭算法过分割边缘的基础上获得更好的分割结果。

梯度骨架对固液相变蓄热特性影响研究

在相变材料中添加高导热率的金属骨架可以缩短固液相变过程的融化时间,提高相变蓄热系统的平均蓄热速率。文章建立了二维含梯度骨架固液相变模型,利用有限元分析法对相变过程进行数值模拟,探讨方腔内填充不同梯度金属骨架结构对固液相变蓄热特性的影响。结果表明:与不填充金属骨架的纯石蜡固液相变过程相比,填充金属骨架后,传热方式以金属骨架的导热为主;在不同的骨架数量条件下,均为正梯度骨架结构的完全融化时间最短、平均蓄热速率最快,且骨架数量越多、孔隙率越小,正梯度骨架结构的平均蓄热速率越大;由于正梯度骨架结构强化了远离加热源测相变材料的换热过程,因此对相变换热过程的强化效果最好。