室溫磁制冷活性蓄冷器多孔介質(zhì)模型及其數(shù)值模擬

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1、第43卷第3期西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)Vo1.43No32009年3月JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYMar.2009室溫磁制冷活性蓄冷器多孔介質(zhì)模型及其數(shù)值模擬劉敏,俞炳豐(西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,710049,西安)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(fù)雜多孔介質(zhì)模型,采用分子場理論計(jì)算勵(lì)(退)磁過程磁性工質(zhì)溫度及磁熵變化,考慮了非Darcy效應(yīng)、駐留流體、兩相熱擴(kuò)散效應(yīng)、熱流邊界效應(yīng)及流體物性非定常的影響.采用有限差分法對(duì)兩相能量方程進(jìn)行離散求解.通過計(jì)算結(jié)果與

2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較對(duì)模型進(jìn)行了驗(yàn)證,認(rèn)為所建模型能有效反映蓄冷器運(yùn)行規(guī)律并模擬其內(nèi)部溫度分布.?dāng)?shù)值模擬結(jié)果顯示:磁場強(qiáng)度變化為2.18T條件下蓄冷器內(nèi)金屬Gd在其居里點(diǎn)處的溫度改變?yōu)?.85K;蓄冷器內(nèi)部溫度梯度明顯,微元循環(huán)存在顯著復(fù)疊現(xiàn)象;熱流邊界效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致蓄冷器制冷性能下降,流量較大時(shí)物性參數(shù)對(duì)制冷性能影響較大;在壁面熱流通量為5W/m的條件下,蓄冷器獲得的最大制冷量為201.8W,對(duì)應(yīng)性能系數(shù)為4.79.關(guān)鍵詞:室溫磁制冷;活性蓄冷器;制冷性能;數(shù)值模擬中圖分類號(hào):TB61;TB66文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):0253—98

3、7X(2009)03—0031—05PorousMediaModelforActiveMagneticRegeneratorofRoomTemperatureMagneticRefrigerationandItsNumericalSimulationIJUMin,YUBingfeng(SchoolofEnergyandPowerEngineering,XianJiaotongUniversity,Xian710049,China)Abstract:Atwo-dimensionalcomplicatedporousmediam

4、odelforanactivemagneticregeneratorofroomtemperaturemagneticrefrigerationwasestablished.Inthemode1,themolecular—fieldtheorywasadoptedtocalculatethetemperatureandmagneticentropyofmagneticmaterialinmagnetization(demagnetization)processandtheinfluenceofnon-Darcyeffect,

5、waterstored,thermaldispersioneffect,heatfluxboundaryeffectandvariablefluidphysicalpropertiesonnu—mericalresultswasconsidered.Thefinitedifferencemethodwasusedtodiscretizeandsolvethetwo—phaseenergyequations.Thepresentmodelwasverifiedbyexperimentalresults.Thenu—merica

6、lresultsshowthatthetemperaturechangeofGdatitsCurietemperaturewas1.85Kun—deramagneticfieldof2.18T:distincttemperaturegradesandoverlappingphenomenonofinfini—tesimalelementcyclesexistedintheregenerator;heatfluxboundaryeffectreducedtherefrigera—tionperformanceoftherege

7、nerator,andfluidphysicalpropertiesinfluencedtherefrigerationper—formanceoftheregeneratorgreatlyatlargefluidflux;theregeneratorobtainedamaximumre—frigerationcapacityof201.8Wwithacorrespondingcoefficientofperformanceof4.79.Keywords:roomtemperaturemagneticrefrigeratio

8、n;activemagneticregenerator;refrigerationperformance:numericalsimulation收稿日期:2008—06—11.作者簡介:劉敏(1983-),男,博士生;俞炳豐(聯(lián)系人),男,教授,博士生導(dǎo)師.基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)

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