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Efficient CFD modelling for enhanced latent heat storage by metal foams at mid and high temperatures
Indexado
WoS WOS:001492739500002
Scopus SCOPUS_ID:105004875288
DOI 10.1016/J.EST.2025.117010
Año 2025
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



This study describes a fast-accurate computational procedure for the thermal design of latent heat storage systems with metal foams based on the prediction of the unsteady fluid mechanics, heat transfer and solid-liquid phase change. The analysis considers three PCMs: octadecane, paraffin wax and sodium nitrate, embedded in either aluminum or copper metal foams inside a cubical cavity. The physical-mathematical model used two energy equations, an apparent specific heat-variable viscosity phase change model with a temperature dependent liquid fraction and the Darcy-Brinkman-Forchheimer (DBF) porous model for the convective fluid and heat flows in the metal foam. The finite volume method allowed solving the thermal conjugate model for convective melting in the PCM/metal foams using an improved SIMPLER prediction-correction algorithm. The findings indicate that DBF is the suitable porous model to describe latent heat storage of PCMs in metal foams. Additionally, two energy equations must be used in PCM/metal foams when the interstitial Nusselt number (Nui), calculated in terms of the volumetric heat transfer coefficient, is smaller than 100. The findings highlighted that the numerical prediction of latent heat storage by PCMs in metal foams must be obtained using a third-order accurate calculation of the transient terms in the momentum and energy equations. The results indicated that the high rate of convergence of the innovative SIMPLERnP algorithm allowed a reduction of four times in the time of computation with respect to one of the most reliable and fast prediction-correction schemes for the finite volume method.

Revista



Revista ISSN
Journal Of Energy Storage 2352-152X

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Disciplinas de Investigación



WOS
Energy & Fuels
Scopus
Sin Disciplinas
SciELO
Sin Disciplinas

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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Valenzuela, Karina A. - Universidad de la Serena - Chile
2 Jaime, Juan I. - Universidad de la Serena - Chile
3 MORAGA-BENAVIDES, NELSON ORLANDO Hombre Universidad de la Serena - Chile

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Financiamiento



Fuente
Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico
Universidad de La Serena
Universidad de La Serena, Chile
Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo
National Agency of Research and Development (ANID) of Chile

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Agradecimientos



Agradecimiento
This work was partly supported by the National Agency of Research and Development (ANID) of Chile under grant FONDECYT No 3210768 and Universidad de La Serena, Chile, through the grant DIDULS PR24538514.
This work was partly supported by the National Agency of Research and Development (ANID) of Chile under grant FONDECYT N\u00B0 3210768 and Universidad de La Serena, Chile, through the grant DIDULS PR24538514 .

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