海洋温差能具有分布广泛、存储量大、长期稳定的特点,适用于采用剖面形式运动的水下潜器。温差能俘获与转化技术,是破解水下潜器自身携带能源受限问题的有效途径,其可显著提升水下潜器续航能力与在位能力,增强水下潜器的观测能力。本文针对海洋温差能俘获与转化过程中的相变传热问题开展研究,基于研究成果设计了温差换热装置,并进行了实验验证,论文主要内容与成果如下。(1)以同心圆式换热器作为温差能获取装置,提出了温差能换热-发电系统方案。并根据探测目标海域垂直温度分布情况对于相变材料热物理性能的需求,优选与之相匹配的相变材料,匹配温差能水下潜器的剖面运动过程。(2)为提高换热装置换热效率,减少温差能水下航行器相变等待时间,设计双环型导热肋片。该种导热肋片具有结构简单、轻量化和传热面积大的优点,有效连通了热源与中心相变材料之间的传热路径。(3)为精确测量相变材料的体积变化率,设计了相变材料体积变化率测试平台,为相变材料体积变化率和做功能力的测量提供了测试平台。(4)以添加双环型导热肋片的换热器为研究对象,建立简化的“C”型二维相变传热模型,开展有限元传热过程仿真,模拟材料相变过程,并以据此优化导热肋片在换热器内部分布,提升换热装置的整体换热速率。(5)搭建了温差换热装置实验平台,开展传热过程实验。实验结果证明,采用双环型导热肋片可使换热效率提升9.33%。同时,开展相变材料做功过程的加压测试,获得换热装置工作压力与相变时间的关系曲线,为温差能换热系统的设计提供了依据。