增材制造TPMS 在增强相变材料导热性能中的应用(2)
TPMS胞元结构对相变材料导热性能增强作用
评价导热性能的一个指标是，相同加热时间内，PCM液相分数大小。液相分数取值范围为0~1,0为PCM完全固态，1为PCM完全液态/熔融态。对于所有的金属泡沫结构，熔化过程都得到了增强。热量从模型底部迅速传递，导致在PCM—金属泡沫结构界面熔化。此外，翅片也有助于熔化过程，从翅片-PCM界面形成的熔融PCM层可以看出。
评价导热性能的一个指标是平均HTC，对比热传导和自然对流两种情况下四类泡沫材料的平均HTC值。在纯热传导情况下，TPMS金属泡沫结构的性能明显更好，IWP的平均HTC比Kelvin单元高出50%，其次是Gyroid(46%)和Primitive(32%)。在自然对流条件下，TPMS金属泡沫结构仍表现出优于Kelvin单元的传热性能。
由增材制造方法生成的TPMS金属泡沫结构和传统金属泡沫结构相比，针对FMF-PCM系统，以PCM熔化时间和整个熔化过程中平均HTC的值为判断标准，发现增材制造方法生成TPMS金属泡沫结构在热传导(无浮力)以及基于自然对流的模拟方面优于传统金属泡沫结构。
对比三种TPMS胞元结构以及Kelvin单元。在纯导热情况下，IWP金属泡沫结构的性能最好。在自然对流条件下，Primitive金属泡沫结构表现最好。在纯传导条件下，TPMS金属泡沫结构的性能优于自然对流条件下的Kelvin单元。对于整体FMF-PCM单元，所有TPMS金属泡沫结构的增强效果仍优于Kelvin单元。
增材制造生成的TPMS金属结构可以很好的改善PCM材料导热系数低的不足，在航空航天领域，TESs系统和TMSs系统可能具有非常好的应用前景的。
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