可再生能源技术（如太阳能和风能）的快速发展已成为应对能源短缺和气候变化等全球挑战的关键策略[1]、[2]。然而，像太阳能这样的可再生能源在供热过程中常常表现出不稳定性和间歇性[3]。这种波动阻碍了它们的可持续发展。热能储存（TES）系统有助于储存多余的热能，并在需求时段释放出来，从而有效缓解能源生成与需求之间的时间不匹配[4]、[5]。
目前TES系统的主要有两种配置：单罐系统和双罐系统[6]。在单罐配置中，高温和低温流体同时储存。由于两种流体之间的密度差异，罐内会自然形成一层明显的温跃层。单罐TES起源于集中式太阳能发电厂（CSP），由于其较低的资本成本、结构简单和高效的存储介质利用，已被广泛认为是经济可行的解决方案[7]、[8]。与其他储能技术相比，填充床热能储存（PBTES）具有低成本和高运行可靠性的优势[9]。通常，TES技术被分为三大类：显热储存[10]、[11]、潜热储存[9]和热化学储存[12]。将相变材料（PCMs）与高潜热结合到填充床中可以提高储能密度并改善系统的整体热性能[13]。
在潜热PBTES中，PCMs通常被封装在胶囊中，其中填充结构[14]、孔隙率[15]和胶囊形状[16]、[17]显著影响HTF的流动行为和温度分布。Pourhemmati[18]等人发现，将胶囊直径从75毫米减小到54毫米可以使PCM的熔化时间缩短46%。同时，Athawale[19]等人报告称，使用2.5毫米的胶囊可使总熔化时间平均减少23.56%，而5毫米的胶囊则可以减少10.14%。这是因为减小颗粒尺寸可以增加传热面积并降低孔隙率[20]。此外，修改胶囊几何形状是另一种提高传热效率的有效方法。Wang[21]发现，仿生PCM胶囊与传统PCM胶囊相比，在PCM与HTF之间的传热率更高。多层PBTES比单层系统具有更高的热储存容量[22]。三层胶囊设计尤其在使用低熔点、小直径PCM层时能提高充电效率和分层效果[14]、[23]。
然而，流体注入填充床会在入口附近引起不均匀的径向温度和温跃层变宽，尤其是在较高流速下[11]。流速直接影响PBTES中的雷诺数（Re），较低的流速会导致较高的充电效率，而较高的流速则会降低它[24]。这一趋势也适用于容量利用率[25]。在高入口Re的情况下，流体喷射会引起湍流混合。最近的研究表明，流控制、动态热管理和结构设计可以有效提高系统性能。
在流控制方面，通常在入口处安装流分配器以减少高流速下的流体喷射影响。Lou[26]、[27]等人通过设计一种环形开口板分配器研究了单介质温跃层储存罐。他们发现，尽管高入口流速会显著降低充放电效率，但使用这种分配器可以将实验室规模储存罐的充放电效率分别提高14.5%和19.8%。同样，Gajbhiye[28]等人报告称，温跃层罐内的垂直多孔流分配器可将温跃层厚度减少50%～60%。Lin[29]等人开发了一种创新的喷雾型填充床作为热能技术，其中使用液体分配器均匀分散热传递流体（HTF）液滴。除了安装流分配器外，还可以通过修改流体注入路径或方法来进一步优化入口流速。例如，Al-Habaibeh[30]提出了一种柔性薄壁管，将其开口端固定在罐内中性浮力位置，有效减少了进入流体的混合和湍流。
在动态热管理方面，PCMs具有高潜热，在相变过程中保持几乎恒定的温度，但PCMs本身具有低热导率[31]，以及过冷和相分离等缺点[32]。许多研究致力于改进PCMs的热性能，包括热导率[33]、形状稳定性[34]和循环稳定性[35]。例如，Ma[36]和Xie[25]开发了基于石墨的复合PCMs来优化热性能；与纯PCMs相比，复合PCMs表现出显著更高的热导率。S. Vannerem[37]等人研究了三种不同流分配器在PBTES中的效果。结果表明它们之间没有显著差异，因为固体填料可以在短距离内起到自然分配板的作用，确保填充床内的温度均匀分布。
储存罐的高度与直径比例存在权衡：短而宽的罐子可以减少泵送功率，但径向均匀性较差且自放电损失较大；而高而窄的罐子可以增强分层效果并减少熵损失，但需要更高的泵送功率[38]。关于罐的高度与直径比例（H/D）和填充配置对系统性能的影响的研究较少受到研究人员的关注[39]。
为了解决上述问题，提出了一种新型流分配器——相变流分配器，厚度为20毫米和40毫米，用于安装在罐的入口处。这种分配器旨在结合均匀流分配的流体动力学优势与基于PCMs的流体温度稳定的热优势。关键设计特点包括由高热导率铝合金制成的外壳，以实现快速热传递，以及可填充PCM的内部腔体。在分配器中研究了多种热储存材料作为对比案例，如水和聚乙二醇（PEG）。通过其结构和材料的协同作用，这种PFD旨在提高流均匀性并减轻温度波动。
