室溫磁制冷活性蓄冷器多孔介質(zhì)模型及其數(shù)值模擬

劉　敏　俞炳豐

摘要：鑒于活性蓄冷器作為室溫磁制冷核心部件，建立了活性蓄冷器二維復(fù)雜多孔介質(zhì)模型，采用分子場理論計(jì)算勵(lì)(退)磁過程磁性工質(zhì)溫度及磁熵變化，考慮了非Darcy效應(yīng)、駐留流體、兩相熱擴(kuò)散效應(yīng)、熱流邊界效應(yīng)及流體物性非定常的影響，采用有限差分法對(duì)兩相能量方程進(jìn)行離散求解，通過計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證，認(rèn)為所建模型能有效反映蓄冷器運(yùn)行規(guī)律并模擬其內(nèi)部溫度分布，數(shù)值模擬結(jié)果顯示：磁場強(qiáng)度變化為2.18T條件下蓄冷器內(nèi)金屬Gd在其居里點(diǎn)處的溫度改變?yōu)?.85K；蓄冷器內(nèi)部溫度梯度明顯，微元循環(huán)存在顯著復(fù)疊現(xiàn)象；熱流邊界效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蓄冷器制冷性能下降，流量較大時(shí)物性參數(shù)對(duì)制冷性能影響較大；在壁面熱流通量為5W/m²的條件下，蓄冷器獲得的最大制冷量為201.8w，對(duì)應(yīng)性能系數(shù)為4.79。