储热水箱是人们经常使用的，它是生活中重要的储能元件之一。在使用时能从水箱中取出多少有用热量是衡量其设计及取水方式优劣的重要因素。在常见的顶水式取水方式中，由于从底部进入的冷水和储热水箱中的热水发生混水，减少了有用热量，因而研究其取水时的温度分层度，可优化水箱设计及取水方式，提高能量使用效率。为了分析温度分层度这一参数，本文选用了我国南方地区普遍使用的家用太阳能热水系统的几种水箱作为模型，采用实验、数值模拟相结合的方法对储热水箱进行了研究。本文根据生活中的日常使用习惯研究了储热水箱在层流状态下三种不同入口流速的放水曲线，分析了各种流速时储热水箱内的掺混程度及温度分层度，建立了包括控制方程、边界条件、水的物性参数在内的数学模型。本文较全面地分析了储热水箱的瞬时特性，为实际工程应用提供了坚实的理论基础。本文研究内容如下：首先，通过实验研究了储热水箱在层流状态三种流速下的放水曲线，由放水曲线可以观察到放水过程分为三个阶段：高温稳定阶段、温度迅速下降阶段和低温稳定阶段，各阶段持续时间的长短与进水速度有直接的关系；并计算出各工况下储热水箱相对303K的放热效率，发现放热效率随着流速的增大而减小。其次，利用数值模拟方法对相同尺寸、相同结构的储热水箱作了对比分析。发现模拟的放水曲线与实验的趋势一致，放热效率几乎相同，证明建立的模型可用于此类储热水箱的模拟研究。再次，利用验证的模拟方法对常见的卧式与立式储热水箱进行了不同工况下三维温度场、放水曲线及温度分层度的的数值模拟研究，并采用了无量纲火用参数定量化分析了水箱的温度分层度。研究表明，随着入口流速的增加，水箱内的掺混程度递增，温度分层度递减；出入口同侧水箱的温度分层度高于出入口异侧水箱；立式水箱的温度分层度高于卧式水箱。因此，在入口流速小、立式出入口同侧的水箱下具有更高的温度分层度。最后，本文根据模拟结果对水箱入口提出一种优化设计方案，结果显示，这种方案对于所模拟的200L小型家用储热水箱的温度分层度有一定提高。还利用TRNSYS软件对水箱的放水情况进行模拟，与FLUENT的结果进行了对比分析。