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填充床式相变蓄热器由于具有运行效率高、占地面积小、结构简单以及经济性好的优势,正日益受到国内外学术界和工业界的广泛关注。然而,由于相变材料的低导热系数,使得相变蓄热系统的蓄/放热时间较长。因此,在对比分析目前强化换热的主要技术手段的基础上,本研究针对采用热管技术强化填充床内部的传热过程进行了数值分析。本文采用ANSYS Fluent软件建立三维瞬态模型,基于集总热阻网络法(热管模型)与焓-多孔介质法(相变模型)相结合的方法分析了换热流体流动状态、热管耦合长度、换热流体种类以及发展中流动对单EPCM-HP单元蓄、放热过程的影响特性。并对发展中流动下多EPCM-HP单元阵列排布方式(顺排、叉排)对蓄/放热特性的影响进行了数值分析。在单个EPCM-HP单元的蓄热过程中,耦合热管时单元总融化时长可缩短约11.26%。换热流体流动状态对EPCM-HP单元蓄热过程影响较大。层流时EPCM-HP单元总融化时间是紊流流态下总融化时长的十多倍,且紊流中流线分布的对称性较差。随着热管耦合长度的增加,EPCM-HP单元的总融化时长减少,但其强化效果并不显著。换热流体为Therminol/VP-1导热油时单元总融化时长(1115 s)小于空气(2021 s),但当换热流体为空气时热管对单元蓄热过程的强化换热效果更加显著。与充分发展流动相比,发展中流动可缩短EPCM-HP单元融化时长约9.58%。在单EPCM-HP单元的放热过程中,耦合热管可缩短单元放热时间约13.25%;紊流流态下EPCM-HP单元总放热时间(2140 s)缩短至层流流态(11230 s)下的1/5。热管对单元放热过程的强化效果随热管耦合长度的增加而显著增加,25 mm、35 mm以及45 mm的耦合长度可分别缩短单元的放热时间约13.25%、27.04%以及42.44%。采用Therminol/VP-1导热油时单元总放热时长(4630 s)小于空气(7362 s),但采用空气时热管的强化效果更加显著。发展中流动对单元放热过程影响较小。此外,本文分析了发展中流动下多EPCM-HP单元阵列的排布(顺排、叉排)对蓄、放热特性的影响。结果表明,单元的叉排布置可明显增加换热流体与单元间的扰动,强化了热量传递过程,缩短了单元的蓄、放热时长。在叉排模型中,第二、四排单元的液相分数、温度以及蓄、放热量的变化均呈现交替增减的趋势。本文结果可为填充床系统内EPCM-HP单元的设计及应用提供参考。