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1、基于Ansys的相变墙体传热特性计算分析新癯建巍全国中文核心期刊基于Ansys的相变墙体传热特性计算分析柴国荣(国家知识产权局材料部,北京100088)摘要:基于Ansys软件建立数学模型,计算分析了不同厚度相变储能材料,不同相变墙体结构的传热特性.计算结果表明,相变储能材料越厚,相变墙体内层与室内环境界面温度随外界温度变化幅度越小,能够有效降低室内空调设备的能耗;相变储能材料厚度一定时,不同结构的相变墙体从节能降耗角度差别不大;相变储能材料位于墙体中心位置时节能效果较好.关键词:相变材料;传热;Ansys数值模
2、拟中图分类号:TU551.1文献标识码:A文章编号:1001—702X(2011)07—0079—03NumericalanalysisoftheheattransfercharacteristicsofphasechangewallthroughansysCHAIGuorong(MaterialDept.ofStateIntellectualPropertyOfficeoftheP.R.C.,Beijing100088,China)Abstract:Mathematicalmodelhasbeensetupba
3、sedonAnsyssoftware.Theheattransfercharacteristicsofphasechangematerial(PCM)ofdifferentthicknessandwallofdifferentphasechangestructurearecalculatedandanalyzed.ResultsshowthatthethickerthePCM,thesmallerthefluctuationrangeoftheinterfacetemperaturebetweentheinner
4、layerofphasechangewallandtheindoorenvironmentwiththeexternaltemperature,whichcaneffectivelyreducetheenergyconsumptionoftheairconditioningequipmentintheroomwhenthethicknessofPCMisconstant,theenergysavingperformanceisalmostthesameofdifferentstructureofphasechan
5、gepowerstoragewal1.Andenergysavingperformanceisbetterwhenthepositionofphasechangematerialisinthemiddleofthewal1.Keywords:PCM;heattransfer;AnsysnumericalsimulationO.前言相变材料(PCMs)利用物质的相变潜热来存储能量.由于物质相变时会吸收或放出大量热量,并且相变过程中材料的温度基本不变,因此,利用相变过程的这种特性,可以将多余的能量存储起来,在需要时再
6、释放出来.'目前,相变材料已在建筑材料,太阳能蓄能等领域获得应用.目前节能减排越来越受到重视.随着人们对居住环境舒适度要求的提高,空调,暖气等设备带来的建筑耗能也大幅提高.在建筑材料中加入相变材料,可以制成热容较高的建筑材料,有效地存储能量,降低建筑能耗.相变墙体材料是一种有广泛应用前景,节能效果较好的相变建筑材料.国内科研人员已对相变墙体开展了许多的研究.部分研究人员在研究工作中探索了采用Ansys软件进收稿日期:2011-02—11作者简介:柴国荣,女,1981年生,河南商丘人,五级审查员.地址:北京市海淀区
7、蓟门桥西土城路6号,电话:13811913890,E—mail:chaiguorong@sipo.gov.cn.行相关的计算分析.胡小芳和肖迪[61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,并基于Ansys软件建立模型进行了计算研究,结果表明,将相变储能材料引入到建材中,可达到降低建筑物内部温度,减小建筑物空调制冷系统容量的目的;Ansys计算结果与实验结果能够较好的符合.郭志强等f7]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,模拟计算结果表
8、明,Ansys模拟结果和试验结果基本一致.孙潇和邹钺罔利用Ansys强大的非线性分析功能,对相变材料的温度变化过程进行了模拟,将石蜡与石膏混合制成复合相变墙体,通过简化复合材料的物理模型仿真了墙体温度的变化过程.研究结果表明,在一侧受热的情况下温度沿厚度方向逐渐升高,但是升高速率缓慢,肋片状结构有助于相变材料吸热融化,储存潜热,提高吸收效率.樊建新[9t基于Ansys的有
