TPMS胞元結構對相變材料導熱性能增強作用

      評價導熱性能的一個指標是，相同加熱時間內，PCM液相分數大小。液相分數取值范圍為0~1,0為PCM完全固態，1為PCM完全液態/熔融態。對于所有的金屬泡沫結構，熔化過程都得到了增強。熱量從模型底部迅速傳遞，導致在PCM—金屬泡沫結構界面熔化。此外，翅片也有助于熔化過程，從翅片-PCM界面形成的熔融PCM層可以看出。

評價導熱性能的一個指標是平均HTC，對比熱傳導和自然對流兩種情況下四類泡沫材料的平均HTC值。在純熱傳導情況下，TPMS金屬泡沫結構的性能明顯更好，IWP的平均HTC比Kelvin單元高出50%，其次是Gyroid(46%)和Primitive(32%)。在自然對流條件下，TPMS金屬泡沫結構仍表現出優于Kelvin單元的傳熱性能。

由增材制造方法生成的TPMS金屬泡沫結構和傳統金屬泡沫結構相比，針對FMF-PCM系統，以PCM熔化時間和整個熔化過程中平均HTC的值為判斷標準，發現增材制造方法生成TPMS金屬泡沫結構在熱傳導(無浮力)以及基于自然對流的模擬方面優于傳統金屬泡沫結構。

對比三種TPMS胞元結構以及Kelvin單元。在純導熱情況下，IWP金屬泡沫結構的性能最好。在自然對流條件下，Primitive金屬泡沫結構表現最好。在純傳導條件下，TPMS金屬泡沫結構的性能優于自然對流條件下的Kelvin單元。對于整體FMF-PCM單元，所有TPMS金屬泡沫結構的增強效果仍優于Kelvin單元。

增材制造生成的TPMS金屬結構可以很好的改善PCM材料導熱系數低的不足，在航空航天領域，TESs系統和TMSs系統可能具有非常好的應用前景的。

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