蓄热体是蓄热式换热技术的关键部件,目前常用的蜂窝陶瓷蓄热体发展已经较为成熟,但仍需进一步降低成本,提高使用寿命。因此,开发出在性能和价格上具有竞争力的新型蓄热体是蓄热式换热技术进一步发展、推广的关键。本文基于对蓄热式换热技术的研究进展和应用现状的详细调研,建立了一种具有混合流道的玄武岩纤维束蓄热体。以一定方式将纤维束排列形成纤维束群,纤维束群内部形成二级流道;再将纤维束群按照叉排排列的方式形成主流道,并建立相应的物理模型和仿真模型,便于后续研究。本文通过分析有效放热功率、有效放热时间、压降等特性,对其材料、内部结构参数等进行优化。本文主要研究内容及所得结论如下:（1）由于玄武岩具有优良的储热性和高温化学稳定性,本文采用玄武岩为蓄热体材料。但玄武岩是非金属,导热系数低,通过低维度化的方法,可以降低导热热阻和毕渥数,有效改善导热系数低的问题。因此,本文利用玄武岩可以熔融拉丝成低维度纤维的特性,以20μm的纤维为基本单位构建蓄热体,有助于强化换热。（2）流道间距对传热效果有显著影响。缩小流道可以增大比表面积,增强流体扰动,达到强化传热效果。但若流道过于狭小,流阻大,流体流动不通畅,会导致换热效果变差。因此,有必要对排列间距进行优化。同时,本文采用两级流道结构,次级流道中换热面积大,传热效果好,而主流道可以将换热完成气体快速排出,实现比表面积和流阻的有效平衡,达到强化传热的目的。（3）纤维束顺排排列时流阻较小,但流体扰动差,导致传热效果差,叉排排列反之。针对不同拓扑结构,需综合考虑各因素,选取表现更优的排列方式。本文通过模拟发现,在二级流道的尺度上,纤维束以顺排方式排列能够带来更好的传热效果。（4）在放热后期,温跃层宽度内的纤维束不能进行有效放热。增大流速能增大有效放热功率,但会导致温跃层变宽,减小有效放热总量及有效放热效率。因此,针对不同应用场景,需根据对有效放热功率和有效放热效率的要求选择合适的流速。（5）通过模拟分析,当流速为2m/s时,混合流道玄武岩纤维束蓄热体的优化方案为:纤维束群内纤维束顺排排列,纤维束横向间距取4.2mm,纵向间距取5.4mm,纤维束群横向间距取78.6mm,纵向间距取111mm。此时蓄热体的总长度为2.36m,总体积为0.31m~3,设计方案换热性能良好。（6）与蜂窝陶瓷蓄热体相比,本文优化所得蓄热体气体入口流速选取2m/s时,整个蓄热体压降仅为391Pa,单位质量固体的有效放热功率为2.1×10~3W。与蜂窝陶瓷蓄热体相比,提高了31.3%。且其经济性优于蜂窝陶瓷蓄热体。由此证明,具有混合流道的玄武岩纤维束蓄热体具有一定工业应用价值。