为了更好地了解翅片数和倾角对相变材料熔化和传热行为的影响，在传热过程中，从侧面拍摄固液界面的动态照片(图9～10)。在这些图像中，黑色和白色分别对应于液相和固相。
当液体层随时间变厚(t=24 min)时，浮力对传热起着积极的作用，并决定了相变区域内固液界面的运动。当浮力垂直作用时，倾角对浮力诱导流在PCM内的产生有重要影响，如图10所示。对于倾角为0°的情况，对流单体的形成首先在PCM区域的右上角附近开始，然后随着时间的增加向加热壁相反方向扩展。这种流动局部增强了相变材料区域上半部分的传热，使固液界面的运动速度比下半部分快，形成了液相区凹形界面形状。由于基板及翅片与固态PCM之间的间距很小，PCM区域的下部仍以传导方式为主。当倾角从0°变为45°时，对流区域扩展到PCM区域的下半部分，因为更多的高温PCM从加热壁分离并撞击到固态PCM上，这种强对流运动提高了熔化速率，改变了固液界面的形状。对于倾角为90°时，PCM区域内的界面以接近线性的方式进行，这种熔化趋势归因于三维贝纳德对流的形成，该对流诱导了液体相变材料内部的有效混合，图像还显示，在相应的时间，翅片数的变化对界面轮廓没有显著影响。
2.4 翅片数和倾角对散热器热性能的影响
实验还从时间角度比较了不同配置散热器(含和不含PCM)的散热性能。从图11(b)可以看出，在给定的翅片数下，工作时间随着倾斜角度的增加而增加，除无翅片工况外，其他各种配置的散热器均在倾角为60°时达到最大值，然后随着倾斜角度的进一步增加而减少。这种趋势是由于浮力诱导的流动变强，使得对流单体生长的液相相变区域更大。结果还表明，当倾角在0°～60°变化时，单翅片情况下含相变材料散热器的工作时间延长了78.6%，随着翅片数的增加工作时间延长的趋势变小，而不含相变材料的各种配置散热器在所有倾角变化范围内工作时间都无明显变化。
图11 翅片数与倾角对散热性能影响
图11(b)还表明，给定倾角状态下，时间与翅片数之间存在一定的关系，即翅片数的增加会延长工作时间。当翅片数为1～3片时，各倾角工况下的工作时间延长更为明显，但随着翅片数的进一步增加，这种扩展变得不明显。图中0°倾角工况下，5片翅片相比单翅片工作时间延长了78%，而60°倾角时只延长了12%。这种趋势可以认为是对流单元的强度和大小的变化引起的，对流单元对对流模式起主导作用。当翅片数增加超过某个值(3片)时，相邻两个翅片之间的间距太小，对流单元形成困难，对流运动的幅度被强烈削弱，导致传热减少。对于不包含PCM的情况，如图11(a)所示，工作时间随着翅片数的增加而增加，但与倾角相对独立。3.结论
实验研究了翅片数和倾角对纵向翅片相变材料散热器热性能的综合影响。本研究的主要发现可总结如下。
（1）相比无PCM工况下的单相传热，PCM材料引发的相变传热对散热性能的改善有显著作用，翅片数的增加也能在一定程度上改善散热性能，最大可提升78%。
（2）在相变传热过程中，初期以热传导为主，各测点温度上升较快；随着PCM的熔融传热机理发生变化，由热传导转变为自然对流为主、导热为辅，各测点温度上升减缓直至相变过程结束。
（3）散热器倾角对熔融过程的传热特征有显著影响。随着倾角与翅片数的增加，温度分布更加均匀；但在翅片数达到3片后进一步增加翅片对散热的促进作用不明显。总体上看，在本文所研究的工况中，添加PCM、散热器倾角为60°且翅片数大于3片时的运行工况最佳。
