基于分形的方法分析孔隙分布对金属泡沫中相变材料热性能的影响 顾卓业（Zuoye Gu）、 朱庆勇（Qingyong Zhu） 范良忠（Liangzhong Fan）

《Fractal and Fractional》：Fractal-Based Analysis of Pore Distribution Effects on the Thermal Performance of Phase Change Materials Embedded in Metal Foams Zuoye Gu, Qingyong Zhu and Liangzhong Fan

　　

摘要

准确描述多孔介质中的相变传热现象依赖于对孔结构的精确表征。本研究采用分形理论来分析金属泡沫的复杂微观结构和孔隙分布，并引入Weierstrass–Mandelbrot (W–M) 函数来描述孔隙的空间随机分布。基于这种分形描述，开发了一种用于金属泡沫/石蜡复合相变材料（CPCM）的瞬态熔化传热模型。系统地研究了孔隙分形维数、孔隙率和孔隙密度对熔化过程的影响。结果表明，降低孔隙率可以显著加快熔化过程并提高热能储存效率。关键的是，随机孔隙分布会导致熔化前沿的不规则性，但对整体热响应的影响有限。此外，即使在相同的孔隙率下，分形维数和孔隙密度的变化也会显著影响传热速率，表现出类似的熔化行为和热性能演化趋势。这些发现阐明了孔结构参数和随机孔隙异质性在相变传热中的作用，并为优化高性能热能储存系统中的复合相变材料提供了指导。