室溫磁制冷活性蓄冷器多孔介質模型及其數值模擬

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雜多孔介質模型，采用分子場理論計算勵(退)磁過程磁性工質溫度及磁熵變化，考慮了非Darcy效應、駐留流體、兩相熱擴散效應、熱流邊界效應及流體物性非定常的影響，采用有限差分法對兩相能量方程進行離散求解，通過計算結果與實驗結果的比較對模型進行了驗證，認為所建模型能有效反映蓄冷器運行規律并模擬其內部溫度分布，數值模擬結果顯示：磁場強度變化為2.18T條件下蓄冷器內金屬Gd在其居里點處的溫度改變為1.85K；蓄冷器內部溫度梯度明顯，微元循環存在顯著復疊現象；熱流邊界效應會導致蓄冷器制冷性能下降，流量較大時物性參數對制冷性能影響較大；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，對應性能系數為4.79。