太原理工大学杨艳霞副教授等:自然对流对竖直蓄冰盘管蓄冷-释冷循环过程的调控机制

为了研究冰蓄冷相变过程中自然对流的调控机制，该文基于焓–孔隙率模型，对竖直蓄冰单元在有/无自然对流条件下的储冷–释冷全过程进行数值模拟，深入探讨了自然对流在不同阶段对温度分布、涡旋结构及相界面演化的影响，并通过储冷速率、冷量存储分数及对流影响因子等评估自然对流的调控作用。

结果表明：储冷过程中，自然对流在初期显著增强冷量输运，使储冷速率峰值提高15.6%、触发时间提前15.1%；但因冰层上下生长不均（顶部厚度高出98.9%），界面呈倒锥形，最终凝固时间延长3.6%。释冷过程中，自然对流驱动多尺度涡旋结构持续增强热量输运，使完全融化时间缩短6.1%，冷量存储分数Φ=0.2时冷量释放时间提前13.1%。在融冰阶段，对流影响因子θ始终大于1，峰值达1.08；蓄冰中后期降至约0.95，反映出自然对流在循环过程中的非对称调控机制。研究为冰蓄冷系统的阶段性调控与结构优化提供了理论支撑。