室温磁制冷活性蓄冷器多孔介质模型及其数值模拟

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1、第43卷第3期西安交通大学学报Vo1．43No32009年3月JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYMar．2009室温磁制冷活性蓄冷器多孔介质模型及其数值模拟刘敏，俞炳丰(西安交通大学能源与动力工程学院，710049，西安)摘要：鉴于活性蓄冷器作为室温磁制冷核心部件，建立了活性蓄冷器二维复杂多孔介质模型，采用分子场理论计算励(退)磁过程磁性工质温度及磁熵变化，考虑了非Darcy效应、驻留流体、两相热扩散效应、热流边界效应及流体物性非定常的影响．采用有限差分法对两相能量方程进行离散求解．通过计算结果与

2、实验结果的比较对模型进行了验证，认为所建模型能有效反映蓄冷器运行规律并模拟其内部温度分布．数值模拟结果显示：磁场强度变化为2．18T条件下蓄冷器内金属Gd在其居里点处的温度改变为1．85K；蓄冷器内部温度梯度明显，微元循环存在显著复叠现象；热流边界效应会导致蓄冷器制冷性能下降，流量较大时物性参数对制冷性能影响较大；在壁面热流通量为5W／m的条件下，蓄冷器获得的最大制冷量为201．8W，对应性能系数为4．79．关键词：室温磁制冷；活性蓄冷器；制冷性能；数值模拟中图分类号：TB61；TB66文献标志码：A文章编号：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．作者简介：刘敏(1983-)，男，博士生；俞炳丰(联系人)，男，教授，博士生导师．基金项目：国家自然科学基金资助项