拓扑优化翅片储热单元

熔化时间缩短67.7%

1mm过滤半径的拓扑优化翅片显著扩大传热面积，相比传统直翅片储热单元大幅缩短相变材料熔化时间，为工程级储热部署提供高效热管理方案。

Shasha, Luo · 张昆 · 王良璧 · Qiang, Zhang · Zhiguo, Hu · Shi, Guangtian · 刘迎文

Journal of Energy Storage 2026

具体参数

熔化时间缩短比例

{'zh': '67.7', 'en': '67.7'} %

熔化时间缩短比例（对比水平布置）

{'zh': '24.5', 'en': '24.5'} %

熔化时间缩短比例（对比垂直布置）

{'zh': '20.6', 'en': '20.6'} %

熔化时间缩短比例（对比对角线布置）

{'zh': '35.2', 'en': '35.2'} %

熔化时间缩短比例（54 mm 对比 30 mm）

{'zh': '25.2', 'en': '25.2'} %

完全熔化时间（Stefan数0.11）

{'zh': '3051', 'en': '3051'} s

完全熔化时间（Stefan数0.35）

{'zh': '978', 'en': '978'} s

技术优势

熔化时间缩短67.7%

采用1 mm过滤半径的拓扑优化翅片，相比传统直翅片单元，熔化时间缩短67.7%。

等边三角形布局最优

三根换热管按等边三角形布置时，熔化时间比水平、垂直、对角线布置分别缩短24.5%、20.6%和35.2%。

54 mm边长性能更高

等边三角形布局中，边长为54 mm时传热性能最高，熔化时间比30 mm边长缩短25.2%。

应用场景

• 相变储能：储热单元加快充放热，适合调峰与工业余热回收。
• 热能管理：高功率密度储热单元可匹配瞬时热负荷，稳定系统温度。
• 储热装置设计：拓扑优化翅片与管排布设计直接提升储热装置熔化速率。
• 建筑节能：快速充放热的储热单元可高效消纳太阳能、谷电用于建筑供暖。
• 航空热控：紧凑高效的储热单元适用于飞行器重量与体积受限的热控场景。