三周期極小曲面法（TPMS）により均一な金属骨格および勾配孔隙率骨格を構築した。孔隙スケールに基づき、有限要素法を用いて金属骨格を含む相変化材料の凝固過程を数値シミュレーションし、純粋なパラフィンキャビティの凝固過程と比較して、複合相変化材料の凝固における骨格構造の影響規則を検討した。凝固過程における固液相変態界面、全体液相率、瞬時固化速度、冷源壁面のNu、蓄冷性能などの面で総合的に分析した。研究の結果、相変化キャビティにTPMS骨格を加えると、固液変形過程に顕著な影響を与え、孔隙率0.78の相変化キャビティは純粋なパラフィン相変化キャビティに比べて凝固時間が94.10％短縮され、蓄冷速度が12.98倍向上した。平均孔隙率0.84で、孔隙率がx方向に増大すると、キャビティの凝固を加速し、熱伝達効率を向上させ、純粋なパラフィン相変化キャビティに比べて凝固時間が93.50％短縮され、蓄冷速度が12.60倍向上した。また、同じ孔隙率の均一TPMS骨格相変化キャビティに比べて凝固時間が12.23％短縮され、蓄冷速度が15.30％向上した。

相変化蓄冷; TPMS骨格; 勾配分布; 有限要素法; 熱伝達係数