相变储能具有高储能密度和近似恒温蓄热放热的优点而得到广泛应用。固液相变材料具有较大的相变潜热且相变前后的体积变化小,使得相变材料更易于储存和封装。但其普遍偏低的导热系数,导致蓄热放热过程非常缓慢,这成为制约相变材料广泛应用的关键因素。添加肋片作为一种简单经济且行之有效的传热强化手段,已被普遍用于增强固液相变传热过程。在前人研究的基础上,分形肋片结构已经被证明是一种具有最佳导热路径的肋片结构;与传统肋片相比,具有更小的导热热阻以及能够更均匀的将热量由点及面的扩散至低导热系数的相变材料中的优势。但是相变储能换热器中的分形肋片的空间分布、肋片参数及换热器几何参数、热力学参数对相变传热过程有重大影响。因此,有必要对分形相变换热器的结构参数进行优化。受到了分形理论在微通道散热等领域成功应用的启示,本文将分形肋片结构引入管壳式固液相变换热器中,并对添加分形肋片的分形相变换热器进行结构参数的优化。首先,综合考虑分形肋片结构参数与换热器结构参数对固液相变传热过程的共同作用,研究了分形肋片径向长度与换热管半径的配比问题;其次,提出组合分形肋片结构以解决固有分形规律导致部分相变材料难以熔化的问题;最后,对分形肋片结构的分形规律进行了对比研究,并寻找较为合理的长度比和宽度比。本文建立了具有不同长径比的分形相变换热器模型、添加组合分形肋片的固液相变换热器模型以及具有不同分形规律的相变换热器模型。分析了分形肋片径向长度与换热管半径的配比、组合分形肋片的组合形式以及分形肋片的分形规律对固液相变传热过程的影响规律。本文的研究内容及主要结论如下:（1）开展了分形肋片强化固液相变传热过程的数值模拟研究。基于热焓理论和分形理论,建立了分形相变换热器传热的二维传热的数理模型并进行了模拟计算。研究了分形肋片换热器的固液相变动态传热性能,给出了PCM熔化过程的相界面移动特性、温度变化特性以及PCM潜热蓄热传热特性,分析了分形肋片结构的几何参数和换热器结构参数对相变传热性能的影响。研究结果表明:（a）当长径比为12时,肋片的强化传热性能达到最优。（b）熔化前期与熔化后期呈现不同的传热规律,无量纲熔化时间随着长径比的增加而增加并趋于平稳。（c）分形肋片将PCM区域分割的越均匀则熔化速率越快、温度分布越均匀。（2）对现有的分形肋片结构进行了优化,对不利于热量传递的难熔PCM区域进行了调整,通过与长短不一、形状各异的肋片进行组合的方式,来达到均匀切割PCM区域的目的。研究了在难熔区增加副肋分支的相变换热器的动态传热特性,给出了拥有不同形状的副肋与分形肋片组合的换热器中的PCM固液相界面的演变特性以及换热器温度分布。研究结果表明:（a）采用直肋与分形肋片进行组合,PCM完全熔化时间最短;采用V形肋与分形肋片组合,PCM完全熔化时间最长。（b）副肋的传热面积越大,通过换热管壁面的热流密度越大,PCM熔化速率越快;副肋的径向长度越长,肋片厚度越厚则越有利于缩短PCM完全熔化时间。（c）PCM分割区域的形状和大小,尤其是肋片之间PCM厚度,对PCM的熔化速率和完全熔化时间都有重大影响。（3）分形规律是影响分形肋片性能的关键因素。分形肋片的长度比、宽度比对分形肋片的传热性能起决定性作用。因此,本文建立了不同长度比和宽度比的分形相变换热器模型并对其进行了数值模拟。在固定肋片材料体积情况下,分析了长度比和宽度比对固液相变传热过程的影响规律。研究结果表明:（a）在熔化传热过程中,增加分形肋片的长度比,则分形肋片平均温度和PCM平均温度上升速率加快,导致PCM完全熔化时间缩短。（b）在熔化传热过程中,增加分形肋片的宽度比,则PCM的熔化速率降低,完全熔化时间增加。（c）分形肋片的长度比和宽度比相互作用,共同影响PCM的熔化传热进程。本文开展了分形肋片强化固液相变传热过程的数值模拟研究,揭示分形肋片对于固液相变传热的强化机理,优化了分形肋片与换热器的几何结构参数,提出了组合分形肋片的概念,并进一步优化了分形肋片分形规律中的长度比和宽度比。研究工作为分形肋片强化传热技术的发展提供了理论依据,同时也为分形相变换热器的结构设计提供数据支撑。