THERMAL ENERGY CHARGING IMPROVEMENT OF A LATENT THERMAL ENERGY STORAGE SYSTEM VIA FRACTAL-BRANCHED FINS
THERMAL ENERGY CHARGING IMPROVEMENT OF A LATENT THERMAL ENERGY STORAGE SYSTEM VIA FRACTAL-BRANCHED FINS
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通过分形分支翅片的热能充电改进潜热能存储系统
DOI：
10.1142/s0218348x21500079
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发表时间：
2020-08
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
CHENG YU
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
ZILONG DENG;XUAN ZHANG;YAN ZHANG;SHUSEN JIANG;CHENG YU
目前的研究实现了使用分形分支翅片（即，Y型和T型翅片）。建立了一个考虑自然对流的LTES系统瞬态熔化模型，并采用孔隙度法进行了数值模拟。讨论了分支翅片对熔化性能的影响，并与传统的板翅片进行了比较，重点分析了翅片参数的作用。此外，通过响应面法（RSM）得到了优化配置的总充电时间。结果表明，分叉翅片的存在加快了熔化过程，尤其是T型分叉翅片。由于更理想的翅片布局，使用T型分支翅片的LTES系统呈现出更均匀的温度场和更快的熔化速率，表现为与Y型分支相比总熔化时间减少了5.6%。熔化过程包括前热传导为主、自由对流为主和后热传导为主三个阶段。具有中等分支水平（[公式：见正文]）、较大长度指数（[公式：见正文]）和较低宽度分维（[公式：见正文]）的T型分支翅片有利于对流与导热的协同强化。响应面优化结果表明，长度指数和分支水平比宽度分形维数对熔融强化作用更显著。为了最大限度地提高LTES系统的充电效率，T型翅片的最佳参数为[公式：见正文]、[公式：见正文]和[公式：见正文]，与传统板翅片相比，总充电时间缩短了52.9%。
The current study achieves a melting improvement of the latent thermal energy storage (LTES) system using fractal-branched fins (i.e., Y-type and T-type fins). A transient melting model with free convection in LTES systems is developed and numerically simulated with the enthalpy-porosity method. The effects of branched fins on the melting performance are discussed and compared to the traditional plate fin with emphasis on the roles of fin parameters. Besides, the optimized configuration is obtained by the response surface methodology (RSM) in terms of the total charging time. The results indicate that the branched fin expedites the melting process, especially for the T-type branched fin. Due to a more desirable fin layout, the LTES system using T-type branched fins presents a more uniform temperature field and faster melting rate, manifesting as the reduced total melting time by 5.6% compared to the Y-type branches. The melting process includes the pre-heat conduction dominated, free convection dominated, and post-heat conduction dominated stages. A T-type branched fin with moderate branch level ([Formula: see text], larger length index ([Formula: see text], and lower width fractal dimension ([Formula: see text] is favorable for the coordinated enhancement of heat convection and conduction. The RSM optimization implies the length index and branch level play more remarkable roles than the width fractal dimension in melting enhancement. To maximize the charging efficiency of LTES systems, the optimal parameters of T-type fin are [Formula: see text], [Formula: see text], and [Formula: see text], which shortens the total charging time by 52.9% compared to the traditional plate fin.
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DOI：
10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.09.051
发表时间：
2011-01
影响因子：
5.2
作者：
Chengbin Zhang;Yongping Chen;R. Wu;M. Shi
通讯作者：
Chengbin Zhang;Yongping Chen;R. Wu;M. Shi
影响因子：
3.2
作者：
P. Xu;Bo-ming Yu
通讯作者：
P. Xu;Bo-ming Yu
影响因子：
4.5
作者：
P. Xu;Xiangrong Wang;A. Mujumdar;C. Yap;Bo-ming Yu
通讯作者：
P. Xu;Xiangrong Wang;A. Mujumdar;C. Yap;Bo-ming Yu
影响因子：
4.6
作者：
Suchen Wu;Yongping Huang;Chengbin Zhang;Yongping Chen
通讯作者：
Suchen Wu;Yongping Huang;Chengbin Zhang;Yongping Chen
影响因子：
11.2
作者：
C. Wendel;R. Braun
通讯作者：
C. Wendel;R. Braun