储热是最具应用前景的储能技术,可在太阳能热发电、热电联产机组运行调峰、工业余热利用等领域发挥关键作用。填充床斜温层单罐储热具有占地小、成本低的优势,但实际运行中斜温层厚度的控制,以及蓄放热过程的动态性能还有待深入研究。论文针对适用于低温和高温储热应用的填充床斜温层储能系统的动态特性开展了数值模拟研究,建立了三种不同的数值模型,模拟填充床储热罐内部的传热和流体流动特性,包括:针对没有填充填料的纯净水和熔融盐储热罐简化热流模型,针对填充床储热罐的局域非热平衡瞬态二维模型,以及瞬态一维同心弥散数值模型。将后两种模型应用于具有双介质的填充床蓄热系统,并利用文献报道的实验结果,对基于不同模型的数值模拟结果进行有效性验证。基于所建立的数值分析模型,采用水和熔融盐作为传热流体,分别针对用于热电联产机组（CHP）热电解耦,以及与聚焦式太阳能热发电（CSP）集成斜温层单罐储热系统开展研究;对于固体填充床斜温层储热罐,采用三种不同的固体填充材料,包括石英岩,矿渣卵石和氧化铝陶瓷;对于潜热储热系统,基于充热和放热过程的工作温度,采用具有不同融点的封装相变材料（PCM）。在各种工况条件下,系统讨论了单次充/放热过程、充放热循环运行和充放热同时运行时,斜温层储热罐的动态热性能。首先开展了纯水箱斜温层蓄热罐性能分析。结果表明,随着入口流量的增加,斜温层厚度会增加,进而导致热量存储/释放时间的减少。冷热流体的混合比是研究斜温层厚度的良好性能参数,研究表明在连续放热情况下,进行周期性充热可改善放热性能。对于固态封装相变材料（PCM）多层填充床水箱,结果表明,当增加两个PCM层的体积分数高于固态填料层时,热量的存储和释放时间更长,因此存储和释放的热量也更高。随着PCM的体积分数从10%增加到40%,热量存储量、释放量和潜在利用率分别增加了 82.65%,73.94%和55%。相比之下,?效率下降了6.3%。此外,与位于蓄热罐上下两端的PCM层融点相关的充放热截止温度,对蓄热系统的容量比、能量利用率、可回收的能量和整体效率等性能均有影响。对于单层熔融盐固体填充床蓄热罐,斜温层厚度要比纯熔融盐罐的高,后者的热分层效果更好。随着入口流量的增加,放热功率和斜温层厚度均增加。更进一步地,减小填充材料粒径可导致斜温层厚度的减小,并且放热性能变得更加稳定。在热能存储中,矿渣卵石作为填充材料比石英岩性能更好;而与石英岩和矿渣卵石相比,沿高度方向氧化铝陶瓷具有更大的热梯度。研究了具有多层PCM填充的熔融盐填充床储热罐性能。与顶部PCM相比,底部PCM体积分数增加,可以使储热系统的储热能力和热量回收方能力均得到提高。底部PCM占床体高度一半的布置具有最高的储热容量和总利用率,分别为83%和40.5%。与其他方案相比,顶部和底部PCM层采用较高逆Stefan数具可以明显改善储热性能。结果还表明,较小的封装尺寸也可以改善储热性能,并使系统稳定放热性能维持更长时间。论文的研究结果可以为高温和低温填充床斜温层储热系统的设计和优化提供有益的参考。