本文综合分析当前各种汽车余热利用方式和相变蓄能技术,提出利用相变蓄能作为汽车余热利用的技术方案。它是基于一种新型的汽车发动机余热回收再利用蓄热系统——以发动机冷却液携带的热量作为加热源,达到节能环保的目的,相变蓄热是未来汽车余热利用的理想方式之一。相变蓄热器是汽车余热蓄能系统的关键因素,蓄热器设计必须与整个系统相匹配,其蓄放热效率直接影响到整个系统的性能。相变传热模型包括对流换热、相变与热传导多种物理过程,固液两相之间存在一个移动的相界面,在数学上是一个强非线性问题,并且还需要与载热流体耦合求解,这就更增加了相变传热分析的难度。本文对三维蓄热器热流体与蓄热体耦合的情况进行了数值模拟研究。利用焓法对固液相变蓄热器传热特性的数值求解方法进行了分析,并对相变材料和封装材料进行筛选。开展了相变材料PCM的蓄热能力的确定以及蓄热器结构尺寸的设计,建立求解模型。系统分析了汽车运行工况、蓄热体并联个数、热流体进口温度、蓄热器初始温度、PCM块厚度等参数对蓄热特性的影响。研究了重力作用自然对流对蓄热特性的影响,以及封装容器导热热阻和接触热阻对蓄热性能的影响规律。本文所论述的三维相变耦合模型方法和分析结论对未来汽车余热利用研究有着重要的参考价值和推动作用,并将为相变蓄热器的优化设计奠定一定基础。