相變墻體夏季工況運行特性的數(shù)值計算與實驗研究的開題報告

相變墻體夏季工況運行特性的數(shù)值計算與實驗研究的開題報告一、研究背景及意義隨著人們對室內(nèi)舒適性的需求不斷提高，建筑物節(jié)能問題也越來越受到關(guān)注。墻體作為建筑物的構(gòu)成部分，其熱傳導(dǎo)特性及保溫性能都有著重要的影響作用。傳統(tǒng)的建筑墻體往往采用保溫材料進行保溫，但這種方法存在著許多問題，例如保溫材料的生產(chǎn)、使用與回收都會對環(huán)境造成污染；在夏季高溫環(huán)境下，保溫材料很難發(fā)揮優(yōu)良的隔熱效果。近年來，相變材料被廣泛研究和應(yīng)用于建筑領(lǐng)域中，相變墻體就是指通過在墻體中加入相變材料來達(dá)到節(jié)能的目的。相變墻體采用具有相變特性的材料，其在儲放熱時具有較好的保溫效果，從而能夠減少夏季高溫環(huán)境下的室內(nèi)溫度升高。因此，相變墻體在城市熱島效應(yīng)和電力高峰期的能源調(diào)控方面有著很好的應(yīng)用前景。同時，相變墻體的設(shè)計、制備和優(yōu)化也是建筑領(lǐng)域研究的熱點。二、研究內(nèi)容本文將對相變墻體在夏季工況下的運行特性進行數(shù)值計算和實驗研究，主要包括以下方面：1.建立相變墻體傳熱模型，探究相變材料所表現(xiàn)出的相變特性對傳熱性能的影響。2.利用有限元軟件進行墻體傳熱數(shù)值模擬，研究不同墻體結(jié)構(gòu)下相變材料的傳熱特性和熱存儲效果。3.建立相變墻體夏季工況下的熱環(huán)境模擬模型，探究不同工況下相變墻體的熱效益和節(jié)能效果。4.利用實驗室設(shè)備對相變墻體進行夏季工況的實驗研究，驗證數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，并分析不同墻體結(jié)構(gòu)、不同相變材料對熱性能的影響。三、研究方法本文將采用計算機數(shù)值模擬和實驗研究相結(jié)合的方法，研究相變墻體在夏季工況下的運行特性。1.建立相變墻體傳熱模型在建立相變墻體傳熱模型時，需考慮相變材料的熱物理性質(zhì)，包括密度、比熱、傳導(dǎo)系數(shù)、相變潛熱等，以及墻體結(jié)構(gòu)的幾何形狀、尺寸、傳熱面積、傳熱溫度差等參數(shù)。通過求解傳熱模型，得到相變墻體的瞬態(tài)溫度場和傳熱效率等參數(shù)。2.建立相變墻體夏季工況熱環(huán)境模擬模型在建立夏季工況熱環(huán)境模擬模型時，需考慮室內(nèi)外溫度、相對濕度、風(fēng)速等參數(shù)，并參考市政建筑能耗標(biāo)準(zhǔn)進行模擬計算，得到不同外部環(huán)境條件下相變墻體的熱效益和節(jié)能效果。3.利用有限元軟件進行墻體傳熱數(shù)值模擬利用有限元軟件對相變墻體進行傳熱數(shù)值模擬，可以得到墻體內(nèi)部的溫度分布、熱通量分布等參數(shù)，以及相變過程中的熱流密度、傳熱系數(shù)等參數(shù)。4.通過實驗對相變墻體進行夏季工況的實驗研究通過搭建實驗室裝置對相變墻體進行夏季工況的實驗研究，可以驗證數(shù)值計算結(jié)果的準(zhǔn)確性，并研究不同墻體結(jié)構(gòu)、不同相變材料的熱性能。實驗室裝置應(yīng)包括溫度控制系統(tǒng)、傳感器、數(shù)據(jù)采集設(shè)備等。同時還需設(shè)計合適的樣品制備方法和實驗操作流程。四、研究預(yù)期成果1.建立相變墻體傳熱模型，探究相變材料所表現(xiàn)出的相變特性對傳熱性能的影響。2.利用有限元軟件進行墻體傳熱數(shù)值模擬，研究不同墻體結(jié)構(gòu)下相變材料的傳熱特性和熱存儲效果。3.建立相變墻體夏季工況下的熱環(huán)境模擬模型，探究不同工況下相變墻體的熱效益和節(jié)能效