基于ANSYS的相变储能建筑材料温度响应特性的研究
《2024年ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》范文
《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
其中，ANSYS在热分析方面的应用具有很高的价值，能对复杂结构的温度分布、热应力等问题进行有效的数值模拟和分析。
本文旨在深入探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用。
二、ANSYS软件及其热分析功能ANSYS是一款广泛应用于机械、电气、流体等多领域的有限元分析软件。
其强大的功能主要得益于其精细的数值计算方法和广泛的适用性。
在热分析方面，ANSYS可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，为工程师提供精确的数值结果和直观的图形展示。
三、ANSYS在热分析中的应用1. 模型建立与网格划分在ANSYS中进行热分析，首先需要建立准确的模型并进行网格划分。
ANSYS提供了强大的建模工具，可以方便地建立各种复杂的模型。
同时，其网格划分功能可以根据模型的特点和需求，自动或手动进行网格的生成和优化。
这为后续的热分析提供了可靠的数值基础。
2. 材料属性设定与载荷施加在热分析中，材料属性设定和载荷施加是关键步骤。
ANSYS 提供了丰富的材料库，可以根据实际需要选择合适的材料并进行属性的设定。
同时，根据问题的需求，可以在模型上施加各种类型的热载荷，如温度、热流等。
3. 求解与结果分析完成模型建立、网格划分、材料属性设定和载荷施加后，就可以进行求解了。
ANSYS采用先进的数值计算方法，可以快速得到求解结果。
同时，ANSYS提供了丰富的后处理功能，可以对求解结果进行可视化展示和分析。
例如，可以绘制温度分布图、热流图等，帮助工程师直观地了解问题的特点。
四、ANSYS在热分析中的优势相比传统的实验方法，ANSYS在热分析中具有以下优势：1. 准确性高：ANSYS采用先进的数值计算方法，可以模拟各种复杂的热传导、热对流和热辐射问题，得到的结果更加准确可靠。
2. 效率高：相比传统的实验方法，ANSYS可以在短时间内得到求解结果，大大提高了工作效率。
相变储能建筑材料的分析与研究
相变储能建筑材料的分析与研究随着人们对建筑能源消耗的度不断提高，相变储能建筑材料作为一种具有潜力的节能材料，引起了研究者的广泛。
本文将对相变储能建筑材料的产生背景、特点、优缺点及应用前景进行分析与研究。
相变储能建筑材料是指在建筑材料中加入相变材料，使其具有在一定温度范围内吸收和释放热量的能力。
这种材料在能源紧缺的背景下尤为重要，因为它可以将建筑物的能耗降低，同时提高建筑物的舒适度和节能性能。
相变储能建筑材料的特点主要包括高效节能、可重复使用、安全可靠及环境友好。
它不仅可以显著降低建筑物的能耗，还可以提高建筑物的热舒适性。
相变储能建筑材料在使用过程中不会产生有害物质，对环境友好。
然而，相变储能建筑材料也存在一些不足之处，如生产成本较高、使用寿命有待提高。
相变材料的性能稳定性也需进一步提高。
为了更好地研究相变储能建筑材料，研究者采用了多种方法，包括文献调研、实验研究等。
在文献调研中，研究者对国内外相关研究成果进行了梳理和分析，以便更好地了解相变储能建筑材料的最新研究动态和发展趋势。
在实验研究中，研究者对不同种类的相变材料进行了测试和比较，以找出最适合建筑行业的储能材料。
通过研究，发现相变储能建筑材料具有广阔的发展前景，尤其在建筑节能领域具有很高的应用价值。
未来，需要进一步降低相变储能建筑材料的成本、提高其使用寿命，并加强其在不同气候条件下的性能稳定性。
还需要加强对其在实际工程中的应用研究，以推动相变储能建筑材料在实际建筑节能领域中的广泛应用。
相变储能建筑材料是一种具有潜力的节能环保材料，在建筑领域中得到广泛。
本文将介绍相变储能建筑材料的制备方法和应用研究，以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
相变储能建筑材料利用物质在相变过程中吸收和释放热量的特性，有效地储存和释放能量。
这种材料在建筑领域的应用有助于降低建筑能耗，提高建筑物热舒适性和节能性能。
目前，相变储能建筑材料的研究主要集中在原料选择、制备方法、性能优化及应用范围等方面。
ANSYS相变分析
• 四 创建几何模型 • 1、选择“Main Menu>Preprocessor>-Modeling>Create>-Areas->Retangle>By Dimensions”，输 入X1=0, Y1=0, X2=0.6, Y2=0.5, 点击Apply；输 入X1=0.15, Y1=0.225, X2= 0.225,Y2=0.27, 点击 Apply；输入X1=0.6-0.2-0.058, Y1=0.225, X2=0.6-0.2, Y2=0.225+0.044, 选择OK。 • 2、选择“Main Menu>Preprocessor>-Modeling>Operate>Booleans>Overlap”，选择Pick All。 • 3、选择“Utility Menu>Plotctrls>Numbering>Areas, on”。 • 4、选择“Utility Menu>Plot>Areas”。
70
.61
Kg/ 8889 7833 996 密度 m3 J/kg 比热 ℃ 390 448 4185
• 一 设置分析标题 • 1、选择“Utility Menu>File>Change Jobname”， 输入文件名Transient1。 • 2、选择“Utility Menu>File>Change Title” 输入 Thermal Transient Exercise 1。 • 二 定义单元类型 • 1、选择“Main Menu>Preprocessor”，进入前处 理。 • 2、选择“Main Menu>Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete”。选择热平面单元 plane77。
《2024年ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》范文
《ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用》篇一一、引言随着科技的不断进步，ANSYS有限元分析软件在工程领域的应用越来越广泛。
特别是在热分析领域，ANSYS软件以其强大的计算能力和广泛的适用性，为工程师们提供了有效的工具。
本文将详细探讨ANSYS有限元分析软件在热分析中的应用，包括其基本原理、应用领域、操作流程以及优缺点等。
二、ANSYS有限元分析软件的基本原理ANSYS有限元分析软件是一种基于有限元法的数值计算软件。
有限元法是将连续体离散成有限个单元，并通过这些单元的组合来逼近原来物体。
ANSYS软件通过求解复杂问题的偏微分方程，得到数值解，从而对工程问题进行模拟和分析。
三、ANSYS在热分析中的应用热分析是ANSYS有限元分析软件的重要应用领域之一。
通过ANSYS软件，工程师们可以对各种工程问题进行热分析和研究，如电子设备的散热设计、汽车发动机的冷却系统设计、建筑材料热传导性能研究等。
在热分析中，ANSYS软件可以模拟各种复杂的热环境和热条件，如温度场、热流密度、热辐射等。
通过建立准确的热分析模型，可以预测和分析物体在不同热环境下的温度分布、热应力、热变形等情况，为工程设计和优化提供有力的支持。
四、ANSYS热分析的操作流程1. 建立几何模型：根据实际工程问题，在ANSYS软件中建立几何模型。
2. 定义材料属性：为模型中的各个部分定义材料属性，如导热系数、比热容等。
3. 划分网格：将模型离散成有限个单元，以便进行后续的分析计算。
4. 建立热边界条件和初始条件：根据实际情况，设置模型的边界条件和初始条件。
5. 求解计算：通过ANSYS软件进行求解计算，得到温度场和其他相关参数。
6. 结果后处理：对计算结果进行后处理，如绘制温度云图、应力云图等。
五、ANSYS热分析的优点1. 准确性高：ANSYS软件采用有限元法进行数值计算，可以获得较高的计算精度。
2. 适用范围广：ANSYS软件可以模拟各种复杂的热环境和热条件，适用于各种工程问题的热分析。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和机械工程的不断发展，焊接作为连接各种金属材料的主要方法之一，其过程和结果的研究显得尤为重要。
焊接过程中，由于局部高温和材料相变，会产生复杂的温度场和应力分布。
这些因素对焊接接头的质量、强度和耐久性有着重要影响。
因此，对焊接温度场和应力的数值模拟研究具有重要的理论和实践意义。
本文将基于ANSYS软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究。
二、焊接温度场的数值模拟研究1. 模型建立在ANSYS中，我们首先需要建立焊接过程的物理模型。
根据实际焊接条件和材料属性，设定合理的几何尺寸和材料参数。
同时，考虑到焊接过程中的热源分布、热传导和热对流等因素，我们采用适当的热源模型和边界条件。
2. 网格划分与求解在模型建立完成后，我们需要对模型进行网格划分。
网格的精细程度将直接影响模拟结果的准确性。
接着，我们设定求解器，根据热传导方程和边界条件进行求解。
通过求解，我们可以得到焊接过程中的温度场分布。
三、焊接应力的数值模拟研究1. 热弹性-塑性本构关系焊接过程中，由于温度的变化，材料将发生热膨胀和收缩。
这种热膨胀和收缩将导致应力的产生。
在ANSYS中，我们需要设定合理的热弹性-塑性本构关系，以描述材料的热膨胀和收缩行为。
2. 应力求解与分析根据热弹性-塑性本构关系和温度场分布，我们可以求解出焊接过程中的应力分布。
通过对应力结果进行分析，我们可以了解焊接接头的应力分布情况，从而评估焊接接头的质量和强度。
四、结果与讨论1. 温度场分布通过ANSYS模拟，我们可以得到焊接过程中的温度场分布。
温度场分布将直接影响焊接接头的质量和性能。
我们可以观察到，在焊接过程中，局部高温将导致材料发生相变和热膨胀。
同时，热对流和热传导将影响温度场的分布。
2. 应力分布在得到温度场分布的基础上，我们可以进一步求解出焊接过程中的应力分布。
应力分布将直接影响焊接接头的强度和耐久性。
ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术
ANSYS计算大体积混凝土温度场的关键技术在大型混凝土结构建设的过程中，温度场分析对保障混凝土结构的安全性至关重要。
ANSYS作为工程领域中常用的数值模拟工具，能够对混凝土温度场进行准确的计算，为混凝土结构的设计和施工提供科学依据。
但是，对于大体积混凝土的温度场计算，存在一些关键技术需要考虑，下面将进行详细介绍。
1. 混凝土的物理性质混凝土的物理性质是温度场模拟中的关键因素之一。
混凝土在浇筑后的初凝期、成型期、硬化期、老化期等各个阶段的物理性质都存在巨大的变化。
因此，在进行混凝土的温度场计算前，需要准确地测量混凝土在不同时间点的物理性质，如热导率、比热容、密度等。
2. 热源的模拟混凝土的温度场计算需要考虑混凝土内部的各种热源对温度场的影响。
建筑中的热源包括太阳辐射、室内外温度差、人体热辐射等，需要对这些热源进行准确的模拟。
3. 初始条件的设置混凝土温度场计算的初始条件设置直接影响计算结果的准确性。
混凝土在浇筑后的初始温度值、初始变形状态的设置等都需要进行准确、合理的处理。
4. 传热模型的选择对于大体积混凝土的温度场计算，需要选择合适的传热模型。
传热模型可以根据混凝土的物理性质和热源的模拟情况，选择适用于不同情况下的传热模型，如动态传热模型、静态传热模型等。
5. 计算方法的选择针对大体积混凝土温度场的计算，需要选择合适的计算方法。
常用的方法有有限元法、有限差分法等，需要根据混凝土内部温度场、变形场等的变化情况，选择合适的计算方法。
6. 数值模拟使用ANSYS进行混凝土温度场计算，需要进行数值模拟。
数值模拟是对真实物理系统的数学模拟，通过建立数学模型，利用计算机运算获得物理系统的各种行为特性，如温度场、应力场、变形场等。
7. 计算结果的验证在进行混凝土温度场计算后，需要对计算结果进行验证。
验证结果通常采用实验测试的方式进行验证，如温度测试、原位应力测试、变形测试等。
，针对大体积混凝土温度场计算，需要考虑混凝土的物理性质、热源模拟、初始条件设置、传热模型选择、计算方法选择、数值模拟和计算结果验证等方面的关键技术，以保证计算结果的准确性和可靠性。
基于ANSYS软件的储能机柜力学分析及优化设计
基于ANSYS软件的储能机柜力学分析及优化设计作者：夏新涛李炜来源：《硅谷》2014年第19期摘要本文介绍了储能机柜的基本特点和设计要求，并利用ANSYS软件对机柜框架进行了力学分析，同时结合试验进行验证，并根据力学分析及试验验证的结果，对储能机柜进行优化设计。
关键词储能机柜；力学分析；优化设计中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0023-03随着光伏和风电等新能源技术的推广，配套的储能设备也发展迅速。
新能源一般都使用在边远地区，或海岛等环境复杂的地域，需要通过非常艰难的运输过程，才能到达设备的安装地。
新能源储能设备一般选择机柜来进行安装，设备的重量都比较大，有些储能设备单台的重量在1.5t左右。
要求配套的机柜有非常好的静载和动载承受能力。
在吊装、运输、安装、抗震等方面的要求非常高[1]，机柜强度将直接影响设备的产品交付和使用安全。
目前，电力储能设备在国内的推广处于示范阶段，还没有专门针对电力储能机柜开发的重载、抗振型机柜。
一般会选用电力行业常用的机柜类型，比如C型型材机柜、9折型材机柜、16折型材机柜等[1]。
但这几类电力行业常用的机柜的承载能力不大于1t，如果使用环境的抗振要求在烈度7级以上，此类机柜的抗振能力不够。
1 分析优化思路及步骤本文从满足新能源储能机柜（下称机柜）承载强度需要出发，专门开发出一种专用的重载高强度机柜。
该机柜规格尺寸为1300（长）×800（宽）×2300（高），高度不包含门楣，但包含底座100高），机柜总重量约1.5t，机柜共安装12个电池单元模块，每个电池单元模块重量约100 kg。
针对机柜的强度进行分析，从机柜吊环的承载设计及机柜静载强度出发，针对几种不同的吊装工控进行有限元分析，计算出零部件的应力及位移分布图，查找机柜结构强度设计的薄弱环节[2-3]。
并通过实际的吊装实现进行验证，找出设计的不足，完成对机柜结构强度设计的优化。
相变储能建筑材料的应用研究
作 为 选 择 相变 材 料 的首 要 条 件 ， 后 再 考 虑各 种 影 响 研 究 和 而 应 用 的综 合 因素 。
的 要 求 也 越 来 越 高 ， 调 能 耗 随 之 大 幅 度 增 高 ， 成 能 源 空 造 消 耗 过 快 、 境 污 染 增 加 、 网 负 荷 峰 谷 过 大 、 负 荷 时 环 电 峰 电 力 供 应 严 重 不 足 等 问 题 ， 发 电 引 起 的 能 源 和 环 境 危 由 机 引 起 人 们 的 关 注 ， 能 技 术 也 因 此 得 到 了更 多 的 应 用 ， 节 对 于建 筑 材 料 的 要 求 也 日 益 提 高 ， 型 相 转 变 节 能 环 保 新
一
种新 型 储 能 建 筑材 料 ， 具有 储 能 密度 大 、 率 高 以及 近 似 恒 定 温 度 下吸 热 与放 热 等 优 点 ， 用 于储 能 和 温 度 控 制 。本 文 主 效 可
要 介 绍 了相 变储 能 建 筑材 料 的 特 点 、 究现 状 以及 形 成 工 艺 等 ， 对其 发 展 进 行 了展 望 。 研 并 关 键 词 ： 变材 料 ； 筑 材料 ； 能 ； 点 ； 成 工 艺 相 建 储 特 形
材 料 就 是 为 满 足 这 种 要 求 而 开 发 的 。 相 变 材 料 （ ｈｓ Ｐ ａｅ Ｃ ａｇ ｔｒ ｌ， 称 Ｐ Ｍ ） 其 本 身 发 生 相 变 的 过 程 ｈ ｎ ｅＭａｅｉ ｓ简 ａ Ｃ 在
２ 相 变 建 筑 材 料 的 研 究 现 状
Ｐ Ｍ 应 用 于 建材 的研 究 始 于 １ ８ Ｃ ９ ２年 ， 美 国 能 源 部 太 由 阳 能 公 司发 起 ，９ ８年 由美 国 能 量 储 存 分 配 办 公 室 推 动 此 １８
项 研 究 。２ Ｏ世 纪 ９ ０年 代 以 Ｐ Ｍ 处 理 建 筑 材 料 （ 石 膏 板 、 Ｃ 如
相变储能材料的研究进展及其在建筑领域的应用
以上时．从晶态变成塑性晶体．由于塑性晶体有很大的蒸
表 2 用作相变材料的有机物纯物质的物性参数
气压，易于升华 ，从而导致其使用时仍需容器封装 ，而且
料均匀混合 ，然后外加部分添加剂球磨混匀并压制成形
后烧结 ，从而得到储能材料 。这种方法通常用于制备用于
高温的相变储能材料 ，例如 ：张仁元n 、Randy pt”]、张兴
Na2SO4／SiO2以及 NaNO3-NaNO2／MgO无机盐 ／陶瓷基复合 扫描 电镜可 以对制备 出的相变材料断面进行观测 。
储热材料 。 以确定其结构 的均匀性和稳定性 。
4 相变储能材料的性能表征 5 相变储能材料在建筑领域 中的应用
是密闭的压力容器，给实际的应用带来一定的不便。
无机盐类相变储能材料主要是利用 固体状态下不 同
晶型的变化进行吸热和放热，通常它们的相变温度较高。
适合于高温范围内的储能和控温[9]。目前 ，主要有层状钙
钛矿 、Li 2S04和KHF2等物质。
3 相变材料的制备方法
高密度聚乙烯的熔点一般都在 125℃以上，但通常在 合法是将两种反应单体分别存在于乳液互不相溶的分散
100℃以下就会发生软化，经过辐射交联或化学交联之 相和连续相中，而聚合反应是在相界面上发生的。这种制
后，其软化点可 以提高到 150℃以上 ，而晶体的转变却发 备微胶囊的工艺优点为：可 以在常温下操作 ，而且方便简
或取出；不同状态问转化时，材料体积变化要小 ；需要合 石蜡 ／高密度聚乙烯制成板块状 ，置于墙体中，其储能密
适的使用温度_3]。 度大约是普通建材的 190倍。俄亥俄州戴顿大学研究所成
PCM)逐渐成为国内外能源利用和材料科学研究方面的热 相变储能材料按相变方式可分为固一液 、固一气、
相变储能材料在建筑方面的研究与应用
相变储能材料在建筑方面的研究与应用摘要:随着建筑行业的向前发展，当前人们对于居住的要求也变得越来越高，对于居住条件的舒适性、安全性成为居民居住的主要考虑因素。
正因如此，智能化、生态化已经成为当前建筑材料发展的趋势。
相变储能材料作为传统建筑材料与相变材料复合而成的一中新型材料，由于其具有储能密度大、能够近似恒温下的吸放热而发展迅速。
另一方面，相变储能材料的应用可以保持环境舒适，节省采暖制冷所需能源而受到建筑界的欢迎。
本文将从多个方面对相变储能材料进行具体的分析，为后期的深入研究奠定基础。
关键词：建筑材料；相变材料；储能技术Energy storage materials research and application ofphase change in architectureAbstract：With forward the construction industry, the current requirement for people to live has become increasingly high, the comfort of living conditions, security has become a major consideration residents. For this reason, intelligent, ecological building materials has become the current trend of development. Phase change material as traditional building materials and phase change materials in a composite made of a new material, because of its large energy density, can be approximated under constant heat absorption and rapid development. On the other hand, application of energy storage phase change material can be kept comfortable, energy-saving heating and cooling needed and welcomed by the construction industry. This article from the multiple aspects of the phase change material specific analysis, to lay the foundation for further research later.Key words:construction materials; phase change material; energy storage technology在当今社会，能源和环境问题人类发展必须面对的两大问题。
相变储能材料在建筑节能领域的研究进展
相变储能材料在建筑节能领域中的应用已经取得了显著的进展，未来发展的 趋势和挑战主要包括以下几个方面：
1、进一步研究和开发新型的相变储能材料，以提高其能量密度、循环寿命 和稳定性等性能指标；
2、加强相变储能材料在可再生能源领域中的应用研究，如太阳能、地热能 等；
3、推动相变储能材料的生产和使用标准化、规模化，降低生产成本，提高 经济效益；
1、有机PCM：有机PCM具有较高的储能密度和良好的热稳定性，是目前研究 最为广泛的相变储能材料之一。其中，脂肪酸类、醇类和酯类是最常见的有机 PCM。
2、无机PCM：无机PCM具有较高的导热系数和较长的使用寿命，但是其储能 密度较低。常见的无机PCM包括结晶水合盐、熔融盐和金属合金等。
3、复合PCM：复合PCM是将有机PCM和无机PCM结合在一起的一种新型相变储 能材料，具有较高的储能密度和导热系数，同时使用寿命也较长。
4、加强国际合作与交流，共同应对全球能源危机和环境污染问题，推进建 筑节能领域的发展。
参考内容三
基本内容
随着全球能源危机和环境污染问题的日益严重，建筑节能已成为当今社会的 焦点。相变建筑材料作为一种具有潜力的节能材料，在建筑节能领域具有广泛的 应用前景。本次演示将对相变建筑材料在建筑节能领域的应用进行研究，探讨其 工作原理、技术实现及发展趋势。
相变储能材料在建筑节能领域中的应用场景主要包括建筑采暖和建筑制冷两 个方面。在建筑采暖方面，相变储能材料可以应用于地板采暖、墙体外保温等方 面，提高室内热舒适度，并降低能源消耗。在建筑制冷方面，相变储能材料可以 应用于空调系统和冷冻冷藏等领域，实现能量的合理利用和储存，达到节能减排 的目的。
相变储能材料的制备关键技术包括原材料的选择、制备工艺和性能控制等方 面。首先，原材料的选择是相变储能材料制备的关键环节，其选择应当考虑到材 料的相变温度、比热容、导热系数等参数，以及材料的环保性和经济性等因素。 其次，制备工艺也是相变储能材料制备的关键技术之一，包括熔融共混法、溶液 法、乳化法等。最后，性能控制方面，需要通过对原材料和制备工艺进行严格控 制，以获得具有优良性能的相变储能材料。
ANSYS模拟相变问题
ANSYS模拟相变问题ANSYS 热分析最强大的功能之一就是可以分析相变问题，例如凝固或熔化等含有相变问题的热分析是一个非线性的瞬态的问题：相变问题需要考虑熔融潜热，即在相变过程吸收或释放的热量。
ANSYS 通过定义材料的焓随温度变化来考虑熔融潜热（如图所示）。
•焓的单位是 J/m 3，是密度与比热的乘积对温度的积分：•求解相变问题，应当设定足够小的时间步长，并将自动时间步长设置为ON。
•选用低阶的热单元，例如 PLANE55 或 SOLID70 。
如果必须选用高阶单元，请将单元选项 KEYOPT(1) 设置为 1Main Menu> Prepocessor > Element Type > Add / Edit / Delete > Options > -Specific heat matrix->Diagonalized•在设定瞬态积分参数时，请将 THETA 值设置为 1(默认为 0.5)Main Menu> Solution> -Load and Step Opts- > Time / Frequence > Time intergration>THETA线性搜索将有助于加速相变问题的求解Main Menu>Solution>-Load and Step Opts->Nonlinear>Line Search下面来分析一个钢铸件在砂模中的凝固过程:一钢铸件及其砂模的横截面尺寸如图所示:砂模的热物理性能如下表所示:铸钢的热物理性能如下表所示：初始条件:铸钢的温度为2875o F，砂模的温度为80o F；砂模外边界的对流边界条件：对流系数0.014Btu/hr.in2.o F，空气温度80o F；求 3 个小时后铸钢及砂模的温度分布。
1.定义单元类型:Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete, Add, Quad 4node552.定义砂模热性能:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Isotropic, 默认材料编号1, 在Density(DENS) 框中输入0.054, 在Thermal conductivi-ty(KXX)框中输入0.025, 在Specific heat(C)框中输入0.28;3.定义铸钢热物性能:Main Menu>Preprocessor>Material Props>Material Model，选择Th Conductivity, Add temperature，输入T1=0,T2=2643, T3=2750,选择KXX，输入KXX1=1.44, KXX2=1.54, KXX3=1.22, KXX4=1.22，OK同理选择选择Enthalpy,Add temperature，选择ENTH，输入ENTH1=0, ENTH2=128.1, ENTH3=163.84.建立几何模型创建关键点:Main Menu>Preprocessor>-Modeling> Create >Keyp-oints> In Active CS,输入关键点编号1,输入坐标0,0,0, 输入关键点编号2, 输入坐标22,0,0, 输入关键点编号3, 输入坐标10,12,0, 输入关键点编号4, 输入坐标0,12,0;创建几何面:Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas->Arbitrary>Through KPs,顺序选取关键点1,2,3,4;建立矩形面：Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Create>-Areas>Rectangle>By Dimension, 输入X1=4,X2=22,Y1=4,Y2=8;进行布尔操作:Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Operate>-Booleans->Overlap>Area,Pick all ；删除多余面:Main Menu>Preprocessor>-Modeling->Delete>Area and Below,35.划分网格定义单元大小:Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Size Cntrls>-Global->Size, 在Element edge length 框中输入1;对砂模划分网格:Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Mesh>-Areas->Free, 选择砂模;对铸钢划分网格:Main Menu>Preprocessor>-Attributes> Define >Default Attribs, 在Material number 菜单中选择2;Main Menu>Preprocessor>-Meshing->Mesh>-Areas->Free, 选择铸钢;6.设置载荷1）定义分析类型:Main Menu>Solution>-Analysis Type->New Analysis, 选择Transient;2）选择铸钢上的节点:Utility Menu>Select>Entities, 选择element, mat,输入2,选择Apply, 选择node, attached to element,选择OK;3）定义铸钢的初始温度:Main Menu>Solution>-Loads- >Apply>Initial Condit ’n>Define,选择Pick all, 选择temp, 输入2875, OK;4)选择砂模上的节点:Utility Menu>Select>Entities, 选择element, mat,输入1,选择Apply, 选择node, attached to element,选择OK;定义砂模的初始温度:Main Menu>Solution>-Loads- >Apply>Initial Condit ’n>Define,选择Pick all, 选择temp, 输入80, OK;5)Utility Menu>Select>Everything ；Utility Menu>Plot>Lines ；6）定义对流边界条件: Main Menu>Solution>-Loads->Apply>-Thermal ->Converction>On Lines,选择砂模的三个边界1,3,4, 在file coefficent 框中输入0.014, 在Bulk temperature 框中输入, 80;7）设定瞬态分析时间选项:Main Menu>Solution>Load Step Opts>Time/Frequenc>Time-Time Step, Time at end of load step 3Time Step size 0.01Stepped or ramped b.c. SteppedAutomatic time stepping onMinimun time Step size 0.001Maximum time step size 0.25-----Time Integration>Ampitude Decaytimint,on ！打开时间积分tintp,,,,1 ！将THETA 设定为1更多精彩关注公众号：工科小学生8）设置输出:Main Menu>Solution>Load Step Opts>Output Ctrls>DB/Results File, 在File write frequency 框中选择Every substep;7.求解Main Menu>Solution>-Solve->Current LS ；8. 进入后处理: Main Menu>Timehist Postproc 。
相变材料在建筑构件中调温机理研究及应用效果评价与优化
摘要随着城镇化建设和国家经济发展，建筑总能耗及其在社会总能耗中的占比逐年上升。
据统计，建筑能耗中约有80%左右是用于维持室内热舒适环境的采暖、制冷及通风等措施上，而围护结构是影响室内热环境的重要因素，改善围护结构的热工性能，是提升室内热舒适度、节约能耗或缓解峰值电网压力的重要方式。
相变材料（PCM-Phase Change Materials）能在极小的温度变化范围内通过改变自身物质状态来吸收大量的热量，将相变材料与围护结构结合，可以增大围护结构的蓄热性，减小室内温度波动，提升热舒适性，减少建筑总能耗或缓解电网的峰值供电压力。
对于相变材料在建筑中作用效果的研究由来已久，但多数是针对材料在住宅或普通办公建筑外围护结构的使用，对于相变材料在建筑内围护结构的研究相对较少，且停留在相变材料对建筑内部空气温度或围护结构表面温度、热流等表层作用结果，缺乏更深层次的机理分析，因此本文以得热较高的玻璃幕墙办公建筑为研究对象，同时从建筑尺度（借助软件DesignBuilder）和构件尺度（借助软件COMSOL Multiphysics）出发，分析相变材料在建筑内围护结构中的作用效果及作用机理。
同时以实际大型办公建筑为研究对象，细化分析相变材料各项参数对其应用效果的影响规律，为材料的选取提供理论依据。
主要研究内容及结果如下：（1）相变材料在楼板中的作用效果及机理分析。
建筑层面，以一栋三层玻璃幕墙办公建筑为模型，在楼板中布置相变材料，分析其对建筑内房间的调温效果，研究结果表明，相变材料可以吸收传入室内的热量，减少楼板表面的温升，降低楼板对室内的二次辐射，进而降低室内温度；同时相变材料还可以减少直接受热面热流向下层的传递，对下层房间温度也起到一定调控作用。
构件层面，以单位面积楼板构建作为研究对象，采用球形封装方式，在静态和动态两种边界条件下，研究不同封装材料及不同粒径大小的相变材料封装形式对楼板构件传热的影响机理。
不同工况对比结果表明，采用导热系数较大的封装材料和较小粒径的封装方式，可以增强传热，提升相变材料的利用率和调温效果。
Ansys作业——相变分析报告
Ansys作业——相变分析步骤：（1）定义单元类型选择Thermal Solid和Quad4 node5单元，单元属性选择Axisymmetric；定义材料属性：设置水的密度、导热率以及焓参数。
水的焓参数变化曲线（2）创建几何模型，划分有限元网格（3）施加初始温度，施加对流载荷（4）设置求解选项，显示沿半径方向的温度分布（5）显示温度场分布云图(6)显示冰和水的区域10分钟后冰水分解示意图步骤：（1）定义单元类型，选择Thermal Solid、Quad 4node55和Brick 20node90单元.定义材料属性：导热系数、密度以及焓变参数等。
（2）创建几何模型，划分有限元网格（3）施加温度载荷（4）设置求解选项，然后求解，显示60分钟后的温度分布云图（5）计算冰完全融化的时间第7827秒后温度场分布等值线云图从图中可以看出，7827秒后的最低温度为-0.001732℃，接下来我们用相同的方法查看第7828秒的温度分布等值线云图。
从图中可以看出，7828秒后的最低温度为0.0025℃，表明冰莹完全融化。
所以在第7828秒冰完全融化为水。
（6）绘制A点温度随时间变化曲线A点温度随时间变化曲线（7）绘制B点温度随时间变化曲线B点温度随时间变化曲线（1）定义单元类型，选择Thermal Solid、Quad 4node 55单元；定义材料属性：导热系数、砂模密度、砂模比热以及温度、焓变参数。
（2）创建几何模型（3）划分网格（4）施加温度载荷（5）求解查看结果读入最后一步的分析结果，查看600秒后铸件和砂模的温度等值线云图600秒后铸件和砂模的温度等值线云图600秒后砂模的温度等值线云图命令流文件：finish/clear/filname,thermal/title,haha/prep7et,1,55mp,kxx,1,0.35mp,dens,1,1520mp,c,1,816MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,25MPTEMP,2,1533MPTEMP,3,1595MPTEMP,4,1670MPDATA,KXX,2,,28.8MPDATA,KXX,2,,31.2MPDATA,KXX,2,,24.5MPDATA,KXX,2,,24.5MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,25MPTEMP,2,1533MPTEMP,3,1595MPTEMP,4,1670MPDATA,ENTH,2,,7.8886e-31 MPDATA,ENTH,2,,7.5e9 MPDATA,ENTH,2,,9.6e9 MPDATA,ENTH,2,,1.1e10k,1,0.01,0.01k,2,0.01,0.04k,3,0.02,0.04k,4,0.02,0.03k,5,0.08,0.03k,6,0.08,0.04k,7,0.09,0.04k,8,0.09,0.01k,9,0.08,0.01k,10,0.08,0.02k,11,0.02,0.02k,12,0.02,0.01*DO,I,1,11,1L,i,i+1*ENDDOL,1,12AL,allrectng,0,0.1,0,0.05aovlap,all/pnum,area,1aplotNUMCMP,AREAesize,0.002mat,2amesh,1mat,1amesh,2/pnum,area,0/REPLOTfinishsave/soluantype,4TRNOPT,FULLLUMPM,0TIME,0.01AUTOTS,-1DELTIM,0.01,,,1KBC,0TSRES,ERASETIMINT,0TINTP,0.005,,,-1,0.5,-1, asel,s,,,1nsla,s,1d,all,temp,1670allselasel,s,,,2nsla,s,1d,all,temp,25allsellsel,s,,,13lsel,a,,,14lsel,a,,,15lsel,a,,,16nsll,s,1sfl,all,conv,65,,100allselsolve/SOLLUMPM,0TIME,600DELTIM,3,3,10KBC,0.0OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,ALLTIMINT,1ddele,all,tempsolve/POST1SET,LASTPLNSOL, TEMP,, 0finish。
相变储能技术在节能建筑中的应用研究
相变储能技术在节能建筑中的应用研究随着全球能源紧缺问题和气候变化的威胁不断加深，建筑行业的节能问题受到了越来越多的关注。
其中相变储能技术作为一种高效储能技术，能够为建筑节能提供新的解决方案。
本文将针对相变储能技术在节能建筑中的应用研究进行阐述。
一、相变储能技术的基本原理及特点相变储能技术利用物质相变过程的能量吸放热效应，并将其作为储能方式。
其基本原理是将储热材料置于建筑内，当室内温度高于储热材料的相变温度时，储热材料开始吸收热量，并将其转化为潜热储存。
当室内温度下降到一定程度时，储热材料开始放出潜热，并将其转化为可用热能。
相比于传统的热储存技术，相变储能技术具有以下几个特点：1、高储能密度储热材料的相变潜热较大，储能密度也随之提高。
2、长储能时间相变储热材料的相变温度范围相对较宽，可提供较长的储能时间。
3、稳定性好储热材料在相变过程中不需要传输热能，因此其稳定性较好，施工难度较小。
二、相变储能技术在建筑节能中的应用研究相变储能技术在建筑节能中的应用主要体现在以下两个方面。
1、相变储能技术在建筑空调系统中的应用空调系统是建筑消耗能源最为严重的系统之一，对能源节约的需求也最为迫切。
相变储能技术在空调系统中的应用，主要是将储热材料置于空调房间内，利用其吸放热效应，平衡室内温度波动，以减小空调系统的负荷。
相变储能材料的储热潜热大，因此相比于传统的储热材料，在同等空间内提供更为丰富的储能。
同时，相变储能技术的储能时间也优于传统的空调系统的储能时间，能够为室内提供更为持久的温度平衡。
2、相变储能技术在建筑太阳能利用中的应用太阳能在建筑节能中具有广泛的应用场景，能够为建筑提供清洁、可再生的能源来源。
相变储能技术在太阳能利用中的应用，主要是将储热材料作为太阳能集热器所使用的媒介，将太阳能辐射转化为潜热储存，以便于后续利用。
相比于传统的太阳能集热器，相变储能技术的储热潜热更高，能够将太阳能的利用效率提高至更高水平。
相变储能材料的研究与应用
相变储能材料的研究与应用概述相变储能材料是一种应用广泛的高科技材料，也是未来能源存储和利用的重要组成部分。
此类材料具有温度变化时能够产生大幅度的物化学反应而引起相变的特性，能够有效地储存和释放能量。
相变储能材料的研究和应用广泛涉及各个领域，如节能建筑、电力系统、智能电子产品等，将对未来人类社会的可持续发展产生深远影响。
一、相变储能材料概述相变储能材料是一种将热能或化学能转化为电力或机械运动等其他形式的高效能源转换材料。
具体来说，是基于相关相变机制的物质，当该物质从低温状态转变为高温状态时，通过吸收热能或化学能，实现相变，使物体表面温度保持在一个恒定的水平。
相变储能材料的热能吸收和释放具有超大的潜热，这使得其在能源储存和利用应用领域得到广泛的关注。
二、相变储能材料的种类目前，研究较多的相变储能材料主要包括有机相变材料、无机相变材料和复合相变材料。
1、有机相变材料有机相变材料是指使用有机化合物作为相变储能材料。
由于其具有容易获取、制备方便、生物可降解等优点，目前在工程应用中得到了广泛的关注。
最常见的有机相变材料是聚乙二醇（PEG），其分子结构与相变能量具有关系。
在不同分子量的PEG中，经过控制其配比，可以制成各种具有不同相变温度及潜热值的相变储能材料，应用在多个领域。
2、无机相变材料无机相变材料主要是指石墨烯、氧化铁等无机材料。
这些材料不能够与有机物混合，但它们具有独特的化学成分，提供了更高的相变能量密度和热导率，能够更加适用于高温环境中的能量储存和释放。
3、复合相变材料复合相变材料是将有机相变材料和无机相变材料进行复合而制成。
该类材料具有高度的定制化和可调性，在能量储存效率、热导率、稳定性和生产成本等方面具有很大优势。
三、相变储能材料的应用相变储能材料密切关联于能源储存和利用，因此在各个领域都有广泛的应用。
下面将从建筑、电力系统、智能电子产品等三个方面来介绍其应用。
1、在建筑领域中的应用相变储能材料在建筑领域中应用的主要是在该领域中需要冬季保温和夏季降温的材料，如保暖和隔热材料。
相变储能混凝土的制备及温控性能研究
相变储能混凝土的制备及温控性能研究相变储能混凝土的制备及温控性能研究引言：能源短缺和环境污染的问题已经引起了广泛的关注。
为了满足能源需求和减少对环境的影响，发展可持续的能源储存和利用技术至关重要。
相变储能混凝土作为一种新型的能源储存材料，具有潜在的应用前景。
本文将重点研究相变储能混凝土的制备方法以及其温控性能。
一、相变储能混凝土的制备方法1. 材料选择：在相变储能混凝土的制备过程中，需要选择合适的相变材料和混凝土基质。
常见的相变材料包括蜡状材料、盐状材料和金属基相变材料等。
混凝土基质应具备良好的导热性能和力学性能。
2. 制备工艺：将相变材料与混凝土基质进行混合，可以通过浸渍、摩擦熔融等方法实现。
混凝土的配比需要根据相变材料的含量和性质进行合理设计。
二、相变储能混凝土的温控性能1. 热储能性能：相变储能混凝土能够在相变温度附近吸收和释放大量的热量，实现热能的储存和释放。
通过对相变储能混凝土的热储能性能进行研究，可以评估其在实际应用中的储能效果。
2. 温控效果：相变储能混凝土通过吸收和释放热量，可以在一定程度上调节环境的温度。
通过研究相变储能混凝土的温控效果，可以评估其在建筑物节能和温控方面的潜力。
三、相变储能混凝土的应用前景相变储能混凝土的应用前景非常广阔。
首先，在建筑领域，相变储能混凝土可以用于墙体、地板等结构中，实现节能和舒适性的提高。
其次，在能源领域，相变储能混凝土可以作为储能装置，用于储存太阳能和风能等可再生能源。
此外，相变储能混凝土还可以应用于温室、地下储能等多个领域。
结论：本文主要研究了相变储能混凝土的制备方法以及其温控性能。
相变储能混凝土具有良好的热储能性能和温控效果，具有广阔的应用前景。
相变储能混凝土的研究和开发有助于解决能源短缺和环境污染问题，为可持续发展提供新的选择。
注：本文所述内容为根据题目所给以及常识和有关设想所作，并非相变储能混凝土具有良好的热储能性能和温控效果，可以实现热能的储存和释放，调节环境的温度。
基于ANSYS有限元方法对相变材料相变过程的分析
基于ANSYS有限元方法对相变材料相变过程的分析
郭志强;吴文健;满亚辉;吴晓森
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2007(000)011
【摘要】利用ANSYS软件对相变材料的相变过程进行模拟分析,并通过试验验证,ANSYS模拟结果和试验结果基本一致,均表明提高相变材料的热导率和潜热是延长相变材料模块恒温时间的主要途径.ANSYS的高可操作性和扩展性,对以后复杂相变模块尺寸设计和相变材料选择具有直接的借鉴和指导意义.
【总页数】3页(P87-89)
【作者】郭志强;吴文健;满亚辉;吴晓森
【作者单位】国防科技大学,航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学,航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学,航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073;国防科技大学,航天与材料工程学院,湖南,长沙,410073
【正文语种】中文
【中图分类】TP311
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花
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面向相变材料温度场模拟的ANSYS二次开发
面向相变材料温度场模拟的ANSYS二次开发程晓敏;蒋立靖【摘要】利用Visual Basic语言对ANSYS进行二次开发,开发了高温相变储热系统模拟功能模块,设计了友好直观的窗口化界面,并对ANSYS命令流进行后台封装,通过直接调用后台ANSYS命令流,实现了参数化有限元分析全过程.介绍了采用VB 对ANSYS进行二次开发的方法和调用ANSYS的关键技术,对相变储热材料的温度场进行模拟,为储热装置的设计及相变材料的选择提供了依据.%The functional module of high temperature phase change thermal storage system was developed based on Visual Basic by a secondary development of ANSYS with friendly windowed interface. The overall procedures of parameterized finite element analysis were realized by directly invoking the packaged ANSYS command streams. In addition, detailed methods for secondary development of ANSYS and key invoking steps were described in VB. Finally, the temperature field of thermal storage materials was successfully simulated, which could be served as reference for design of thermal storage devices and the selection of phase change materials.【期刊名称】《武汉理工大学学报（信息与管理工程版）》【年(卷),期】2012(034)005【总页数】4页(P535-538)【关键词】储热系统;ANSYS;二次开发;温度场【作者】程晓敏;蒋立靖【作者单位】武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070;武汉理工大学材料科学与工程学院,湖北武汉430070【正文语种】中文【中图分类】TB24随着全球工业的快速发展，能源的需求量不断增加，能源短缺问题越来越为人们所重视。
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ｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ． Ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｈａｓ ａ ｒｅｖｅｒｓｅ ｒｅｓｕｌｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ａｌｓｏ ｌｏｗｅｒ．
Ｔｈｅｒｅａｔ，ｉｔ ｗｉｌｌ
ｄｅｃｒｅａｓｅ
ｔｈｅ
ｉｎｎｅｒ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ
１ 实验
１．１药品与仪器 石蜡：化学纯，天津市化学试剂一厂；石蜡储能微囊：
粒度范围８～１７ｔ止ｍ，华南理工大学工业装备与控制工程 实验室制备；ｐ石膏：广东省佛山市三水广铁联营石膏厂； 差示扫描量热仪：温度范围１７０～７００＂Ｃ，德国ＮＥＴＺＳＣＨ 公司生产。
＊广东省工业攻关项目基金资助项目（２００５８１０３０１０５１） 胡小芳：１９５６年生，博士，教授，主要从事粉体工程方向及其交叉学科研究
ｒ——ｒ——ｒ—’ｒ——Ｔ—＋１——１——１——１——’——１——一
０
４
８
１２
１６
２０ ２４ ２８
Ｔｉｍｅ／ｈ
图２相变储能建材墙体环境温度变化的响应曲线
Ｆｉｇ ２ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｒｅｓｌｌ耵ｎｓｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｎｍｔｅｒｉａｌ ｂｏａｒｄ
从图２中可以看出，含石蜡储能微囊试样的温度变化响 应曲线达到温度峰值的时间较未含相变储能微囊试样滞后， 温度相对稳定的持续时间也较长。因此，将相变储能材料引 入建筑基体材料中，对维持建筑物温度恒定、降低建筑物制 冷能耗具有积极的作用。
２仿真分析
与一般复合材料不同，含有相变材料（ＰＣＭｓ）的复合材 料在其相变温度附近的比热容不是常数，而是温度的强函 数嘲，从而使得利用解析方法难以确定相变复合材料的瞬态 热性能，但是若对含有相变材料的复合材料的瞬态导热问题
１．３相变储能墙体对环境温度变化的响应测试 按照上述的方法将相变储能建筑材料制备成试块，在试
块中预埋热电偶，试块中热电偶与测试系统连接好后置于室 外环境中进行温度变化的响应测试。测试系统如图１所示， 测试结果如图２所示。
不作简化，直接采用二、三维数值模拟，在许多情况下不仅计 算量很大，而且没有必要。本研究通过简化材料的物理模 型，建立了相关的传热数学模型，采用ＡＮＳＹＳ进行仿真分 析，得出了不同试样对温度变化的响应特性。 ２．１ 物理模型的简化与传热模型的建立
程中所受到的扰量主要包括２部分［８１。（１）室内部分：人、设
备、室内空气等对其内表面的散热；（２）室外部分：太阳、室外
空气等对其外表面的散热。对于空调建筑，一般可以认为外
围结构的内表面温度是恒定的；而室外只考虑太阳、室外空
气的周期性作用。本试验中只考虑温度的变化，从而可以提 出外围结构传热数学模型的边界条件：
ｔｈｅ
ｂｕｉｌｄｉｎｇ
ａｎｄ
ｒｅｄｕｃｅ
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ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ
ｏｆ
ｔｈｅ
７
ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ
ａｉｒ
ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ
ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｆ ｔｈｅ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎｔｏ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｎｄ ｉｔ ａｌｓｏ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ａｇｏｏｄ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔＯ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｉｏｎ ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｈａｒｇｅ．
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ＡＮＳＹＳ
ＨＵ Ｘｉａｏｆａｎ９１¨。ＸＩＡＯ Ｄｉｌ
（１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０；２ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ５１０６４０）
万方数据
·８４·
材料导报：研究篇
２００９年１１月（下）第２３卷第１１期
１．２石膏基石蜡储能板材的制备 将８－石膏和石蜡储能微囊按照一定比例混合，然后按照
８．石膏与水的质量比为１００：６０加入水，搅拌至体系具有一 定黏度后将其倒入成型模具中定形固化，ｐ石膏和水发生水 化反应：
ｐＣａＳ０４＋１．５Ｈ２０－－－，ＣａＳ０４·２Ｈ２０ 随着水化时生成的二水石膏的针状晶体交错生长、互相 连生，导致石膏浆体的凝结和硬化［５］。待模内石膏板具有一 定强度后开模取出，即得石膏基石蜡相变储能建筑材料板 材。
结果表明，复合建材的温度变化响应曲线达到峰值的时间较常规建材滞后，存在温度相对稳定阶段。通过简化复合 建材物理模型建立了传热方程，得到了仿真墙体内层壁温对外层壁温的响应特性，结果表明，常规建材内层壁面温度 对外层壁面温度变化的响应基本无滞后现象，且不存在温度相对恒定阶段，而复合建材内层壁面温度对外层壁面温
ｔ—Ｔ（周期性变化）ｘ＝０
（３）
补充初始条件为；
ｔ２＝￡ｌ＝如＜￡ｐ
ｔ－－－－Ｏ
（４）
式中：ｔ。为固一液相变温度。
２．３ ＡＮＳＹＳ仿真 相变问题实际上是一种非线性的瞬态热分析问题［９］。
非线性与线性问题的唯一差别在于非线性问题需要考虑相
变过程中吸收或释放的潜热［１”１２］。ＡＮＳＹＳ通过定义材料
随温度变化的焓来考虑潜热［１引。根据石蜡的ＤＳＣ图可近似
因此。研究ＰＣＭｓ复合相变储能建材对外界温度变化的 响应特性将为相变储能建材的性能和使用提供重要的参数 依据。
Hale Waihona Puke 本研究利用自制的石蜡相变储能微囊（Ｐａｒａｆｆｉｎ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｈｅａｔ ｓｔｏｒａｇｅ ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ，ＰＰＣＨＳＭ）与石膏基材复 合制备了相变储能建材，测试了其墙体温度对环境温度变化 的响应关系，通过简化材料物理模型建立了传热方程，得到 了仿真模拟墙体内壁温度对外壁温度响应的规律。
本研究将相变储能微囊与常规建筑材料石膏混合，得到 了具有储能功能的建筑材料（剖面图如图３所示）。
相变储能微囊
石膏基体
图１墙体温度对环境温度变化的响应测试
Ｆｉｇ １
Ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ恤ｅ ｂｏａｒｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｐｏｎｄ ｔｏ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ
ａｌ，ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｑｕａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｌａｙｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｔＯ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｌａｙｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ
基于ＡＮＳＹＳ的相变储能建筑材料温度响应特性的研究／胡小芳等
·８３·
基于ＡＮＳＹＳ的相变储能建筑材料温度响应特性的研究＋
胡小芳１’２，肖 迪１
（１华南理工大学机械与汽车工程学院，广州５１０６４０；２华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州５１０６４０）
摘要 将石蜡相变储能微囊与石膏复合制备了复合建材，检测了复合建材墙体温度对环境温度变化的响应，
ａｌａｇ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｎｏｌＴｎａｌ ｍａｔｅｒｉａｌ。ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ ｍａｔｅ－
ｍａｔｅｒｉ— ｒｉａｌ ａｌｓｏ ｈａｓ ａ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ．Ａｆｔｅｒ ｓｉｍｐｌｉｆｙｉｎｇ ｔｈｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｌｅｘ
ｉｎｄｉｃａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｌａｇ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｎｅｒ ｌａｙｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｎ ｒｅｓｐｏｎｓｅ
ｔＯ ｔｈｅ ｏｕｔｓｉｄｅ ｌａｙｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄ ｎｏ ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｓｔａｂｉｌｉｚａ—
图３石膏基体相变储能材料的剖面图
Ｆｉｇ ３
Ｓｅｃｔｉｏｎ ｐｌａｎ ｏｆ ｔｈｅ ｇｙｐｓｕｍ ｂａｓａｌ ｂｏｄｙ ｐｈａｓｅ
ｎｌａｔｅ埘 ｃｈａｎｇｅ ｐｏｗｅｒ ｓｔｏｒａｇｅ
由于微囊在基体结构中的排列是无规则的。这就为数学 描述带来较大困难。为了简化问题的求解，假设截取一部分 基体结构，使所截取的高度远大于结构的厚度，假定在截取 的高度内微囊的排列是整齐的，并忽略微囊之间的囊壁面对 传热的影响，就可以将复合储能材料的结构分为如图４所示 的３个部分：内、外层是石膏层，中间是相变材料层，并建立 了如图４所示的坐标系。
（２）
式中：ｔ。、ｔ：为外层、内层石膏基体结构的温度㈣、ａ。 为外层、
内层石膏基体结构的导热系数；ｒ为时间。
万方数据
基于ＡＮＳＹＳ的相变储能建筑材料温度响应特性的研究／胡小芳等
·８５·
２．２边界条件 本研究假定采用本实验制备的石膏基石蜡相变储能材
料作为空调建筑的墙体结构，且忽略湿度因素。则在传热过
加载温度载荷后，求解４８ｈ内内层壁面温度对外层壁面 温度的响应特性，结果如图８所示。图８（ａ）为不含相变储能 微囊试样内、外层壁面温度变化的曲线，图８（ｂ）为含石蜡储 能微囊试样内、外层壁面温度变化的曲线。