自二十一世纪开始,电子产品如雨后春笋一般在全世界得到了广泛的发展,一些商用的电子产品更是率先走进了百姓家中。但是随着人们生活水平的提高,对电子产品的追求也是越来越高,人们已经不再满足于大体积电子产品的应用,为满足用户的新需求,电子设备逐渐向着小尺寸、一体化的方向发展。由于电子设备的体积变小,传统的散热方式已经不能满足一些小体积、间歇性、变功率运行以及采用脉冲性工作特性的电子器件的散热需求,比如LED灯、IGBT组件、动力电池等。因此寻求新的散热方式成为了电子设备散热方面研究的重点课题。固液相变过程具有体积变化小、相变温度基本恒定、潜热释放/吸收量大等特点,因此基于固液相变材料的相变热沉装置被认为最有可能替代传统散热装置,所以深入研究固液相变热沉装置的蓄热能力将为电子设备的散热提供重要的依据。本文建立三维内嵌金属翅片的物理模型,采用Fluent模拟软件对三维内嵌针状翅片的相变热沉装置内相变材料的熔化过程进行数值模拟。首先,对比了不添加相变材料、添加纯相变材料、相变材料中添加翅片,三种情况下热源温度的变化;之后,分析不同翅片参数（间距、高度、数量）和热流密度下相变材料的熔化过程,探讨金属翅片的加入对相变热沉装置整体的蓄热能力有何影响;最后,将金属翅片换成相同体积的多孔介质,对比分析了二者对热沉装置蓄热能力的影响,结果显示:填充多孔介质的热沉装置的蓄热能力要优于相同体积下的金属翅片的蓄热能力。考虑到实际相变过程中,相变材料凝固后体积变小,致使装置上方空出一定空间的空气层,空气层的存在对热沉装置的蓄热能力有一定的影响。针对以上情况,文章建立三维填充多孔介质的热沉装置的物理模型,采用VOF和焓-多孔介质耦合的方法,分析有无空气层时,热沉装置蓄热能力的变化,重点研究存在空气层的情况下不同热流密度、不同均匀孔隙率以及梯度孔隙下热沉装置的蓄热过程,深入研究固液相变的蓄热过程和相变过程的传热机理。在孔隙率不变的情况下,当热流密度为4500W/m2,蓄热时间可达1900s;当热流密度为10000W/m2,蓄热时间为700s,通过计算热沉装置的平均蓄热速率,进一步说明不同孔隙结构下的蓄热能力是不同的,正梯度孔隙结构下相变材料的完全熔化时间最短、平均蓄热速率最快,相较于均匀孔隙结构和负梯度孔隙结构,蓄热速率分别提升了6.6%和10.9%。经过对模拟结果数据的处理,我们发现相变材料在整个相变过程中,体积膨胀率为9.2%。