清洁能源间歇性特征需要储能技术的支持,而绿色发展的潜热储能技术则是其中的焦点之一,相变材料（PCM）因其蓄热量高和相变过程恒温的优点在储能和热安全管理领域有广泛应用。但相变材料导热率普遍较低的缺点也限制了其进一步的发展,故复合相变材料的高导热传热强化研究得到了研究者们的关注。本课题针对复合相变材料的传热性能强化,开展了粒子图像测速（PIV）实验测量与三维数值模拟相结合的相变传热特性研究,分析了传热过程中的多物理场（温度场、流场和相变过程等）耦合现象,探究了复合相变系统的多因素作用传热机制,为推进PCM的储能和热安全管理应用及性能评估提供理论依据。首先,本研究在实验方面以部分填充多孔介质的复合相变材料为研究对象,开展熔化传热过程的PIV可视化实验测量,研究了多孔介质的最佳部分填充模式。实验中的相变材料为正十八烷石蜡,部分填充的多孔介质为泡沫铜,复合相变材料的熔化实验在左侧垂直单向加热的三维方腔单元中进行。可视化系统中采用PIV测量液相PCM中的准二维流场,用相机记录相变界面的变化,另外采用了热电偶和红外摄像机进行温度测量,对流场、温度场和相变界面演化等可视化数据与传热储能性能计算进行了分析。结果表明,无多孔介质填充的纯PCM的熔化可分为四个传热阶段,以热对流为主。对于多孔介质部分填充的复合相变材料而言,热对流和热传导的混合作用机制主导了相变传热过程,部分填充多孔介质的方式能减少多孔介质对热对流抑制的同时有效增强热传导,并且减少了其对储热量的影响,使得相变传热更均匀,能缩短相变过程。然后,本文的数值模拟研究在实验研究的基础上加上纳米颗粒的传热影响,以多孔介质、纳米颗粒和PCM耦合的复合相变材料为研究对象,开展了含中心内热源的三维方腔内复合相变材料的熔化传热研究,探究了瑞利数、纳米颗粒体积分数、多孔介质孔隙率和中心内热源尺寸等因素对熔化传热过程的影响。数学模型上考虑了焓法、局部热非平衡效应和非牛顿流变特性,结果分析以相变界面演变、温度分布、流场变化及最终熔化时间为主。结果表明,该类型复合相变材料的传热机制以初期的热传导为主逐渐转化为热对流主导传热,不同因素的变化主要影响了中期的热对流阶段。增加瑞利数能加强对流传热并加速相变熔化。增加纳米颗粒体积分数带来的导热增强积极贡献大于粘度增加所产生的负面影响。降低孔隙率加强了多孔介质热传导从而促进PCM提高熔化速率。增大内热源尺寸可以增大传热面积进而明显提高复合相变材料的熔化速率。其中,改变孔隙率对传热强化的贡献大于改变纳米颗粒体积分数的影响。