刘红兵，赵长颖

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1. 综述

太阳能由于具有清洁、安全和取之不尽、用之不竭的巨大优势而得到了越来越广泛的应用[1,2]。根据REN21的报告，聚光太阳能发电（CSP）设施和太阳能光伏发电设施（PV）的总装机容量从2018年的512 GW增长至2019年的627 GW，占可再生能源增长总量的60.21% [3]。然而，太阳能具有间歇性和波动性，需要储能技术来解决其固有缺陷并提高能量存储和利用效率。在太阳能的热利用方面，相变储热拥有更高的储能密度并在相变过程中保持几乎恒定的温度，该特性引起了广泛的关注[4,5]。相变储热的主要限制因素是相变材料较低的导热系数（0.2～0.8 W·m-1·K-1），因此需要采取有效措施提升其传热速率[6]。与壳管式单元相比，对于相变蓄热单元，堆积床是一种更加高效的热能存储方式。据Li等[7]研究，堆积床相变储热系统的储热速率是管壳式储热系统的1.8～3.2倍。

在堆积床相变储热系统中，由于换热流体直接流过相变胶囊，因此相变胶囊的分布情况会极大地影响流场的分布[8,9]。对于球形堆积，最密堆积方式为面心立方堆积和六方最密堆积，其堆积密度达到74.05% [10]。但是，当球体随机分布在容器中时，由于壁面的缘故，球体无法达到最密排列结构，这种现象称为壁面效应[11]。Mueller [12]的研究表明，堆积床内部孔隙率沿着径向方向呈振荡分布。此外，径向孔隙的振荡分布会导致流场不均匀，这将进一步影响堆积床内部的传热效果[13]。由于容器为圆柱形，壁面对胶囊的平均填充密度的影响随着容器和球体的直径比（D/dp）的减小而显著增加[14]。……