Etude de l'effet d'une mousse métallique imprégnée de matériaux à changement de phase sur les échanges convectifs dans un système thermique

Abstract

Malgré les avancées technologiques notables visant à améliorer les performances thermiques des systèmes de stockage, la création d'une conception optimale en termes de performance et de coût reste un défi majeur. Parmi les différentes approches envisagées pour résoudre ce problème, l'intégration du matériau à changement de phase (PCM) avec des mousses métalliques est considérée comme une solution prometteuse en raison de leur haute conductivité thermique. Cependant, l'utilisation des mousses métalliques entraîne une réduction du volume disponible pour le PCM, ce qui limite la quantité d'énergie stockée. L'objectif principal de ce travail est de résoudre le défi persistant lié à la faible performance thermique des systèmes de stockage pour obtenir des conceptions de stockage thermique rentables. Une analyse numérique approfondie de la performance de fusion à l'intérieur d'une cavité de stockage, avec une intégration partielle de mousse métallique, a été réalisée. Cinq configurations distinctes, comprenant quatre conceptions poreuses et une non poreuse, ont été étudiées pour fournir une évaluation exhaustive du processus de fusion. Les simulations numériques ont été effectuées en utilisant une méthode de volumes finis basée sur la technique d'enthalpie-porosité. Divers paramètres tels que la position, la forme et le taux de remplissage de la mousse métallique, ainsi que la fraction volumique des nanoparticules, ont été examinés selon différents critères. Ce travail permet de mieux comprendre le phénomène de fusion des PCMs et ouvre la voie à des solutions innovantes pour optimiser à la fois les performances thermiques et économiques des systèmes de stockage d'énergie thermique