相变蓄热器是相变蓄热系统最重要的组成部分之一,并且相变蓄热器的蓄热效率在一定程度上决定了相变蓄热系统的效率。同时由于相变蓄热系统能够在一定程度上解决能源在时间和空间上的不均匀性,提升能量利用效率。因此研究提高相变储能器的传热性能具有重要的意义。但是相变储能器受限于固液相变储能介质的低导热性,单一的相变储能器已经无法满足需求。为提升相变蓄热器的传热性能,本文将以翅片强化传热方式为主体,辅以纳米粒子研究组合式强化传热。首先,对具有冷热壁面的矩形储能单元加载T型翅片后的熔化过程进行了数值模拟研究。研究结果表明,翅片结构参数宽（a）和长（b）,以及位置参数（c）,对储能单元的熔化过程都具有一定的影响。当T型翅片结构中a和b值的变化幅度相同时,b值的变化对储能装置的影响更为明显。当左壁面为热壁面时,位于储能单元下部的翅片具有更好的优化传热的效果,同时翅片与冷壁面之间距离越小,强化换热效果越好。当下壁面为热壁面,翅片位于热壁面的几何中心时,翅片结构的a值和b值越大,促进传热性能增强的效果越好。其次,通过数值模拟研究了含有异T型翅片的矩形储能单元的熔化和凝固传热性能,发现翅片结构参数上角度（α）和下角度（β）,以及重力方向（θ）对传热效率的影响较大。在重力方向θ=0°时,α值和β值的变化对储能单元传热效率的影响各不相同。重力方向θ=90°和θ=270°时,储能单元的传热性能受α和β值的影响都具有对称性。在微重力环境下,储能单元的传热性能受到α值的影响规律和β值一致。重力方向θ=0°、θ=90°、θ=270°和g=0时,具有最佳优化传热效果的结构分别为α=150°和β=120°,α=β=120°,α=β=150°,α=β=120°。纳米粒子的添加对储能单元的传热具有优化效果,同时会影响储能单元的能量存储量。熔化过程中,添加1%的纳米粒子对传热性能的强化效果增长得最多,高达9.34%,同时仅减小5.44%的能量存储量。凝固过程中,增加1%的纳米粒子浓度,会减少4.23%的放热时间,同时减少5%的能量释放,但后续每增加1%浓度的纳米粒子,仅会减少2%左右的放热时间。对加载有轴向梯形翅片（高度为h1和h2）的管壳式储能单元进行蓄放热研究。同时采用实验方法研究了纵置储能单元在两种结构（h1/h2=5:5和3:7）的翅片影响下,储能单元在蓄热过程中的温度变化。结果表明:纵置的储能单元上部温升速率更大,但在结构为h1/h2=3:7的储能单元的下部靠近内管区域的温升速率大于结构为h1/h2=5:5的储能单元。换热工质温度增大会使储能单元的最终温度升高。储能单元中,随着换热工质温度上升,每上升1K所能提升结构为h1/h2=5:5的储能单元的最终温度逐渐降低,而对结构为h1/h2=3:7的储能单元的最终温度的影响基本恒定。当换热工质流量在20～40L/h范围内变化时,储能单元受到流量变化的影响较大,但当流量在40～60L/h范围内变化时,储能单元受到的影响相对较小。通过对管壳式储能单元的蓄放热过程的数值模拟研究发现,翅片结构参数h1和h2的变化对纵置储能单元的蓄放热过程有较大的影响。在熔化过程中,h1/h2=1:9结构的翅片对储能单元的传热性能具有最好的促进效果,相对于结构为h1/h2=5:5的储能单元,熔化完成时间提前了18.24%。在凝固过程中,结构为h1/h2=5:5的顺置储能单元具有最好的优化传热效果,相较于结构为h1/h2=1:9的储能单元凝固所需时间减少了37.64%。在倒置的储能单元中,结构为h1/h2=2:8的储能单元具有最优的强化换热效果,相较于结构为h1/h2=5:5的储能单元凝固时间减少了20.60%。综合对比蓄放热时间可以发现,结构为h1/h2=2:8的储能单元在熔化和凝固过程都为顺置时,蓄放热过程用时最多,而结构为h1/h2=2:8的储能单元在熔化时的顺置以及凝固时的倒置的布置方式的蓄放热过程用时最少。相较于前一种布置方式,后一种布置方式将蓄放热时间减少了34.90%。但是由于横置储能单元在轴向上的强化传热必要性较小,而对径向的强化传热必要性较大,因此轴向上的翅片优化效果不佳。最后,对管壳式储能单元进行组合式强化传热研究。对于纵置储能单元,将翅片进行径向和轴向同时优化时,可以节省15.88%的蓄放热时间,若再添加1%的纳米粒子,可以减少21.20%的蓄放热时间。因此,翅片结构优化可以增大储能单元的蓄放热功率,但纳米粒子的添加可能会对蓄放热功率造成一定程度的负面影响。对于横置储能单元,若仅对翅片结构进行优化,可以减少8.11%的蓄放热时间,若再向工质内添加纳米粒子,可以减少24.53%的蓄放热时间。