固液相变材料通过相态转变过程中伴随着的吸热和放热效应达到将能量存储和释放的目的。由于其具有稳定性较强,蓄热密度大,容易封装,易于控制稳定性较强等优点成为研究的热点。建筑领域中主要将相变材料应用在建筑物的外围护结构中和冷热储存装置中,均能达到降低能耗、减小室内温度波动、提高人体舒适度的目的。因此对固液相变传热特性的研究成为研究的重中之重。本文分别采用实验研究和数值模拟的手段,对含金属骨架的石蜡融化过程中的相变特性以及传热机理进行深入研究。搭建了含金属骨架的石蜡和纯石蜡固液相变实验台。分析了金属骨架对石蜡融化传热过程的影响。首先利用高清摄像和红外摄像对石蜡融化过程相界面迁移发展规律以及各区域的温度分布形态进行可视化观察分析。并将含金属骨架的石蜡融化过程与纯石蜡进行对比分析,探究金属骨架的加入对其融化传热的影响。其次通过在金属骨架节点处布置微型热电偶对骨架以及其附近石蜡的温度变化规律进行测量,验证局部热非平衡效应的存在。结果表明:通过可视化手段观察得到纯石蜡融化过程中相界面不断向右迁移,并呈现向右弯曲的光滑圆弧状形态,方腔左上侧存在热量密集区域。含金属骨架融化过程中相界面在向右迁移的过程中呈现右倾斜直线状。相界面局部位置处出现以骨架为融化中心的现象,使温度场内出现旋涡。方腔左上侧热密集区域的热量迅速向右侧低温区域传递。通过纯石蜡和含金属骨架石蜡对比可知,金属骨架的加入使石蜡融化和传热速度加快,相变界面弯曲度减小,融化形态和温度分布受骨架分布影响,温度不均匀性改善。通过热电偶对不同测温点处骨架与其邻近石蜡温度变化的测量结果进行分析可知,离热壁面越近测温点温升越快,高度越高温升越快。同一测温点处石蜡和骨架的温升过程中存在温差,验证局部热非平衡效应的存在。温差逐渐增大,在测温点发生相变时达到最大峰值,此时热非平衡最为显著,随后温差逐渐减小趋于0,热非平衡效应减弱。在骨架和石蜡之间温度趋于热平衡的过程中温差仍会出现一个小的上升波动。水平方向上的测温点越靠近热壁面温升和温差出现的越早,从左往右前三个测点最大峰值逐渐减小,最后一个突增,并且距离热壁面越近,波动峰值越大;高度方向上测温点高度越高温升和温差出现的越早,并且最大峰值越大,波动峰值随高度降低逐渐增加。为了进一步研究金属骨架对石蜡融化过程中传热特性以及流动的影响,以实验研究为基础,建立三维数学模型,对含金属骨架的石蜡以及纯石蜡分别进行数值模拟计算研究。将数值模拟结果与实验结果进行相互验证,结果吻合良好。数值模拟结果表明:加入骨架后石蜡相界面变厚,融化速率始终高于纯石蜡并且差值逐渐增大。纯石蜡截面等温线密集区域主要集中在靠近热壁面及左上侧和固液交界处。金属骨架使等温线分布更加均匀。含金属骨架石蜡截线温度整体温度上升速度快于纯石蜡,融化过程中由于骨架和石蜡之间温差使截线温度分布呈现凹凸不平。含金属骨架的石蜡自然对流速度比纯石蜡小,速度分布范围扩散速度比纯石蜡快。