Um das Problem der gleichzeitigen Berücksichtigung der Druckfestigkeit und des effizienten Wärmeaustauschs in einem neuartigen Festkörper-Klemmkühlsystem zu lösen, wird in diesem Artikel eine mit Kohlefaser überzogene Rippen-Verbunddruckwärmetauscherstruktur vorgeschlagen und ein entsprechendes Simulationsmodell des Klemmkühlsystems aufgebaut. Die Studie verwendet ein hochleitfähiges, kompaktes eutektisches Verbundmaterial NPG_0.75-TMP_0.25-20%EG, das auf der Methode der multiphysikalischen Finite-Elemente basiert, um ein Simulationsmodell für das Klemmkühlsystem aufzubauen und den Phasenübergangszustand des Klemm-Phasenwechsels im Berechnungselement zu beurteilen, um die adiabatische Temperaturänderung zu lösen. Im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumlegierungs-Wärmetauscherrohren reduziert das Verbundrippenrohr die Masse und Wärmespeicherkapazität der Druckstruktur um 95 %, erhöht die Wärmeübertragungsfläche um das 2,5-fache und verringert den Wärmewiderstand um 52 %, wodurch die Wärmeübertragungseffizienz bei Einhaltung der Druckanforderungen deutlich verbessert wird, der negative Einfluss der Wärmespeicherkapazität der Druckstruktur auf die Temperaturänderung abgeschwächt und das Erreichen des stationären Zustands des Systems beschleunigt wird. Zudem wird der Einfluss des Zykluszeitraums, der Strömungsgeschwindigkeit des Wärmeträgers und des Arbeitstemperaturbereichs auf den Leistungskoeffizienten (COP) des Systems untersucht, wobei der optimale Betriebszustand bei einem Zyklus von 10 s und einer Strömungsgeschwindigkeit von 0,5 m/s liegt. Diese Studie bietet theoretische Leitlinien zur Verbesserung der kombinierten Kraft-Wärme-Leistung der Wärmeübertragungsstruktur und zur Betriebsoptimierung des Festkörper-Klemmkühlsystems.

Klemmkühlung;Multiphysikalische Simulation;Kohlefaserverstärkung;Eutektisches Verbundmaterial