第２４卷第２期
２００８年６月
北京建筑工程学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
Ｖ０１．２４ＮＯ．２
Ｊｕｎ．２００８
文章编号：１００４—６０１１（２００８）０２—００１０—０４
石蜡相变蓄热过程数值模拟
王哲斌，
许淑惠，
严
颖
（北京建筑工程学院环境与能源工程学院。北京１０００４４）
摘要：相变材料（ＰＣＭ）相变过程的传热特性对潜热储存过程的有重要的影响．对一种圆环形柱体石蜡相变蓄热材料。分别建立了忽略液相自然对流和考虑液相自然对流相变过程的数学模型。采用ＦＬＵＥＮＴ软件对其蓄热熔化过程进行数值模拟，获得石蜡熔化过程温度场分布、熔化时间以及相界面移动规律，并数值计算了石蜡水平放置和竖直放置时，熔化过程的熔化时间和温度分布．对比两种模型的模拟结果表明，当石蜡材料厚度大于４０ｍｍ，熔化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的影响．
关键词：石蜡；相变；蓄热；数值模拟中图分类号：ＴＢ６１
文献标志码：Ａ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｏｆ
Ｍｅｌｔｉｎｇ
ＰｒｏｃｅｓｓｏｆＰａｒａｆｆｉｎ
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Ｅｎｅｒｇｙ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢＵＣＥＡＢｅｉｊｉｎｇ１０００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ
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随着人们对能源问题重要性的认识，蓄能技术的重要性也日益突出．当相变材料在其物相发生改变时，伴有较大能量的释放或吸收．利用其这种特性对能量进行存贮，可对不连续、不稳定的热量进行充分利用，以调整控制工作源或相变材料周围环境的温度，是一种提高能源利用效率的环境友好技术．
收稿日期：２００８—０４—０８
基金项目：北京市重点实验室开放课题（ＫＦ２００７０８）
该技术在太阳能热利用、工业余热回收、采暖及空调等节能领域中相变材料都有着诱人的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点…．
研究应用于采暖和空调领域的蓄热设备能够将用电低谷期廉价的电能转化为热能储存起来，在用电高峰期再将这部分储存的能量释放出来，以减少
作者简介：王哲斌（１９８３－－），男，硕士研究生。研究方向：通风空调制冷技术与设备
万方数据
第２期
王哲斌等：石蜡相变蓄热过程数值模拟
高峰期用电量，实现“削峰填谷”，这样做不仅大大节ｎ
ＶＺＴ
（１）
、‘，
约了系统运行费用，也减轻了电网负担，使用电时段＿ＯＨ：Ａ
一、
的分配更加合理，具有重大的现实意义和广阔的应用前景［２１．
式中：Ｈ＝ｈ＋ＡＨ，＾＝五Ⅳ＋ｌ，ｃｐｄＴ，ＡＨ＝ｆＬ，
相变传热问题包括相的变化与热传导两种物理Ｈ为总焓，ｈ为显热部分的焓，Ｌ为液化潜热，厂为过程，比单一热传导过程更复杂，在数学上是一个强Ｏ～１之间的数，固相时，厂＝０，液相时，厂＝１；两相区
非线性问题，解的叠加原理不能使用【２］，该相变问中．ｆ：垒盟：’叫
！二！亟地一
Ｌ
题一般只能采用数值方法求解．因此，本文采用Ｔｈ口ｕＩｄｌｌｓ—Ｔｓｏｌｉｄｕ５
边界条件
ＦＬＵＥＮＴ软件，在忽略液相自然对流影响和考虑液相自然对流影响两种情况下，对一种优质石蜡蓄热ｒ＝ｒ０时，Ｔ＝Ｌ；ｒ＝１＂１时，ｉ０Ｔ＝０．
装置熔化过程进行模拟研究．
时间条件
ｒ＝０时，Ｔ＝Ｔ埘．
１物理模型
２．２考虑液相自然对流影响的数学描述
由于采用了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假设，只在浮升力项中石蜡蓄热装置的单元模型为柱型结构，如图１考虑流体密度的变化，建立熔化区内的守恒方程，熔所示，选用石蜡ＲＴ５４，其平均相对分子质量为３７７，化区内任一点的密度可表示为
熔点为５４～５６℃，熔化热为１７９ｋＪ／ｋｇ，固态和液态Ｐ＝ｐｔ—ｐ腰（Ｔ—Ｔｔ）
（２）
的比热容分别为１．８ｋＪ／ｋｇ・Ｋ和２．４ｋＪ／ｋｇ・Ｋ，固态
定义有效压力为
和液态的密度分别为９００ｋｇ／ｍ３和７６０ｋｇ／ｍ３，导热户。ｆｆ＝Ｐ＋ｐｔｇ。ｘ
（３）
系数为０．２Ｗ／ｍ・Ｋ［３Ｊ．中心加热元件半径为２０轴向即ｚ方向上的动量方程中压力梯度和重力项ｍｍ，蓄热石蜡的半径在６０
ｍｍ～１００
ｍｍ之间变化．
为
数值计算采用以下基本假设：①石蜡纯净、各向同性；②相变温度恒定为常数；③相变介质固、液两相一孥：ｌＤ舷（ｔ一百２ｌＤ艚【一‘ｆ，
１）（４）Ｌ４Ｊ
物性参数为常数，不随温度发生改变；④不考虑固液控制方程包括质量守恒方程
两相密度差诱发的流动；⑤满足Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假设，只翌＋上％掣：０
（５）
在浮升力项中考虑流体密度的变化．
ｄ．Ｚ
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ｄ，．
动量守恒方程
旦堕＋旦￡堕尘＋—Ｌ曼（塑型２：一上．０Ｐｅｌｆ＋
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（６）
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（７）
能量守恒方程
图１物理模型
ｉＯＨ＋％皿＋上掣：Ａ
ａｒ。
ａｚ
’ｒ
ａｒ
“
ＶＺＴ（８）、。７
边界条件时间条件
２数学描述
，．＝ｒｏ时，Ｔ＝Ｔ。，“＝０，口＝０
ｒ＝ｔ＂１时，等－０’“＿０’ｖ＝ｏ
２．１
忽略液相自然对流影响的数学描述
由于忽略熔化中液态自然对流的影响，蓄热过ｚ：Ｂ时，＿ＯＴ：０，“：０，可：０
０，２７
程只包括纯导热，因此其数学描述只包括能量守恒时间条件
方程，如
ｒ＝０时，Ｔ＝Ｔ涮，Ｕ＝０，口＝０
万
方数据
１２
北京建筑工程学院学报２００８定
３数值模拟及结果分析
３．１网格划分
石蜡竖直放置采用轴坐标二维模型，采用正方型结构网格；水平放置采用直角坐标二维模型，采用四边形非结构网格．用ＦＬＵＥＮＴ软件计算时。选用ＦＬＵＥＮＴ中的Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ／Ｍｅｌｔｉｎｇ模型，均采用非稳态分离式求解器进行计箅【４］．
３．２忽略液相自然对流的石蜡熔化过程模拟结果
图２为当加热温度为１００℃，石蜡半径为１００ｍｍ，加热时间为１０
０００
的比例．固相时，ｆ＝０，液相时，ｆ＝１；当加热时间为
２８７００
ｓ时，蓄热材料完全熔化（ｆ＝１），此时的温度
对流影响，熔化过程中等温线均是平行于轴线分布的，温度自内到外逐渐降低．
图２忽略自然对流熔化过程两相分布图
图３忽略自然对流时固相全部熔化时温度分布图
图４是石蜡熔化过程相变界面随时间的变化曲线．由图看出，在熔化开始阶段，曲线梯度较大，相变面移动速度较快，在熔化中期，相变面移动较为平
万
方数据缓，到蓄热后期，其移动速度又有一个加速过程
｛
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星
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耋
’帕’－叫一协—抽一嘲（ｒ＿２１删
Ｆ岍．１峨．叼ｒ＿＿－热鬈
图４蓄热过程相变界面随时间的变化曲线
３．３考虑液相自然对流的石蜡熔化过程数值模拟
结果
３．３．１石蜡竖直放置
图５为考虑液相自然对流，当加热温度为１００℃，石蜡半径为１００ｍｍ，加热时间为１０
０００
ｓ时，石
蜡内部液相和固相的比例，可以看到图５中液相区明显大于图２中液相区的比例，这是由于自然对流４５０
分布是水平分层的，从下向上温度逐渐升高．
图５考虑液相自然对流石蜡熔化过程两相分布图
加热温度分别为１００℃和８０℃，在忽略液相自然对流和考虑液相自然对流两种情况下，石蜡全部熔化时间随石蜡半径的变化关系如图７所示，由图看出，相同情况下，忽略液相自然对流，随石蜡半径增大，石蜡熔化时间增加的幅度更大．图８为石蜡完全熔化ｎ＇－ＪＮ随加热温度的变化关系，由图看出，当
石蜡半径为６０ｍｍ（石蜡厚度为４０ｍｍ）Ｈｅ，忽略液相自然对流和考虑液相自然对流两种情况的石蜡全部熔化所需时间基本相同，当石蜡装置半径大于６０ｍｍ后，随石蜡装置半径增加，考虑液相自然对流情
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．
臣下图瑚艄矧件闻
．
０石然
考弹对
列部的榭熔情酏讹观
然驴圹！｛｛妻搁ｍ舾啦．墨蜊小蜡刖于淦－．’
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图７熔化时间随石蜡半径的变化
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１．・一１００邮焉要只盖嚣苌”
ｓｏｏ｝一６０ｍｍ垡翟暑鑫备茹【．・＿６０Ⅱ衄焉ｊ吕Ｈ“８”…。
蜀６００甚≈
薹４００
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苟一ｌｏｏ
３。鱼瑟袭一万
方数据１３
囝ｌＯ融化时间随加热温度的变化
揣嚣；鬟鬻篓纛丢’１
忽略
２４
北京建筑工程学院学报
２００８正
电视保持适当的距离，以免受到伤害，特别应注重对儿童视力保护．
建筑舒适环境是一种主观感觉，它包括物理刺激和心理刺激．室内装饰色彩对人的物理刺激、心理刺激具有猛烈的直接性．高履泰教授早在上个世纪１９８０年代明确论述过，建筑色彩对人的视觉影响和心理反映【５Ｊ．建筑色彩对于室内环境来说应指室内装饰色彩，狭小阴暗的空间不宜用太深的颜色，温度较高的居室一般不大面积的采用热烈的大红，橘红及鲜艳的橙色等．
装饰色彩影响着人的心理感觉，如高血压、心脑血管病患者，在颜色艳丽的居室内会引发血压升高、心跳加快、发慌．而长期在阴暗环境中生活的人，会造成情绪低落、沉默寡言、心情郁闷．无论什么样风格的装饰，恬静安逸舒适环境才是人们的普遍愿望．
１）控制污染源：装修使用环保材料，家具装饰选用无污染饰品，根据国家强制标准ＪＣ５１８—９３，建材Ａ类产品为首选．家用电器选用节能型低辐射静音产品，减少电磁辐射的伤害．
２）充分通风换气：春秋季可长时间开窗通风，冬夏季每天保证２～３小时通风．
３）加强室内空气净化处理措施：散热器罩、空调器过滤网每月清理．
４）厨房环境：厨房内抽油烟机、燃气热水器应具备良好排烟能力，防止有害气体侵入居室．
总之，住宅建筑良好的热舒适环境、空气品质环境、听觉环境、视觉环境、装饰环境是保证人们心情愉快，身体健康的必备条件．人们应提高对住宅建筑环境质量的认识，营造一个以人为本、人与自然和谐、卫生健康、舒适的室内环境．参考文献：
［１］
叶海．室内环境品质的综合评价指标［Ｊ］．建筑热能通
风空凋，２０００（１）：３ｌ一３４
４结语
建筑环境评价应是主观评价与客观评价相结合的综合评价．人们８０％时间在室内度过，一个良好的室内环境尤为重要．国家环保局出台了ＧＢ／Ｔ１８８８３－－２００２室内空气质量监测标准，各有害物含量Ｉ类标准值为：甲醛４０．０８ｒａｇ／ｍ３，氨４０．２０ｍｇ／ｍ３，苯４０．０９ｍｇ／ｍ３，ＴＶＯＣ（有机挥发化合物总量）４０．５０ｒａｇ／ｍ３，氡４２００Ｂｑ／ｍ３［６｜．
提高建筑环境品质，防止二氧化碳、一氧化碳、甲醛、苯、氡、可挥发性有化合物等有害气体产生，行之有效的方法是：
［２］ＧＢ５００１９－－２００３，采暖通风与空气调节设计规范［Ｓ］［３】
刘欧子．人体热舒适与室内空气品质研究［Ｊ］．建筑热
能通风空调，２００１（１）：２６—２８
［４］耿世彬．室内空气中可挥发性有机化合物的研究［Ｊ］．
建筑热能通风空调，２００２（６）：２６—２８
［５］高履泰．建筑的色彩［Ｍ］．南昌：江西科学技术出版
社。１９８５：３２—３３
［６］ＧＢ／Ｔ１８８８３－－２００２，室内空气质量标准［ｓ］
［责任编辑：王克黎］
（上接第１３页）
化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的
影响．
时间．参考文献：
［１］方贵银．蓄能空调技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
’２００６：３—４
３）加热温度对熔化速度有较大影响，加热温度越低则熔化所需要的时间越长．
４）结构相同、边界条件相同的圆环形柱体石蜡蓄热装置厚度小于４０ｍｍ，竖直放置时的液相自然对流作用与水平放置时自然对流作用相当，竖直放置时的熔化时间与水平放置时的熔化时间接近；石蜡蓄热装置厚度大于４０ｍｍ，竖直放置时的液相自然对流作用高于水平放置时的液相自然对流作用，竖直放置时的熔化时间小于水平放置时的熔化
［２］张寅平，胡汉平，孔祥东．相变贮能理论和应用［Ｍ］．
北京：中国科技大学出版社，１９９６：７—８
［３】张月莲，郑丹星．石蜡相变材料在同心环隙管内的基
本传热行为［Ｊ］．北京化工大学学报，２００６，３３（２）：６７
—６９
［４］韩占忠，王敬，兰小平．ＦＬＵＥＮＴ流体工程仿真计算实
例与应用［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００４：１３４
［责任编辑：王克黎］
万方数据
石蜡相变蓄热过程数值模拟
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
王哲斌， 许淑惠， 严颖， Wang Zhebin， Xu Shuhui， Yan Ying北京建筑工程学院,环境与能源工程学院,北京,100044
北京建筑工程学院学报
JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING AND ARCHITECTURE2008,24(2)
参考文献(4条)
1.韩占忠;王敬;兰小平 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用 2004
2.张月莲;郑丹星 石蜡相变材料在同心环隙管内的基本传热行为[期刊论文]-北京化工大学学报（自然科学版）2006(02)
3.张寅平;胡汉平;孔祥东 相变贮能理论和应用 19964.方贵银 蓄能空调技术 2006
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_bjjzgcxyxb200802003.aspx
第２４卷第２期
２００８年６月
北京建筑工程学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｅｉｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ
Ｖ０１．２４ＮＯ．２
Ｊｕｎ．２００８
文章编号：１００４—６０１１（２００８）０２—００１０—０４
石蜡相变蓄热过程数值模拟
王哲斌，
许淑惠，
严
颖
（北京建筑工程学院环境与能源工程学院。北京１０００４４）
摘要：相变材料（ＰＣＭ）相变过程的传热特性对潜热储存过程的有重要的影响．对一种圆环形柱体石蜡相变蓄热材料。分别建立了忽略液相自然对流和考虑液相自然对流相变过程的数学模型。采用ＦＬＵＥＮＴ软件对其蓄热熔化过程进行数值模拟，获得石蜡熔化过程温度场分布、熔化时间以及相界面移动规律，并数值计算了石蜡水平放置和竖直放置时，熔化过程的熔化时间和温度分布．对比两种模型的模拟结果表明，当石蜡材料厚度大于４０ｍｍ，熔化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的影响．
关键词：石蜡；相变；蓄热；数值模拟中图分类号：ＴＢ６１
文献标志码：Ａ
ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＨｅａｔＴｒａｎｓｆｅｒｏｆ
Ｍｅｌｔｉｎｇ
ＰｒｏｃｅｓｓｏｆＰａｒａｆｆｉｎ
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Ｚｈｅｂｉｎ，ＸｕＳｈｕｈｕｉ，ＹａｎＹｉｎｇ
Ｅｎｅｒｇｙ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢＵＣＥＡＢｅｉｊｉｎｇ１０００４４）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ
ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
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ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌ（ＰＣＭ）ａｆｆｅｃｔ
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ｍａｎａｇｅｍｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｔｅｎｔｈｅａｔｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ．Ｂａｓｅｄｉｎ
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ｐｒｏｃｅｓｓｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ
ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎｏｆｌｉｑｕｉｄｉｇｎｏｒｉｎｇｔｈｅ
ｅｆｆｅｃｔｏｆｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ
ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｗｅｒｅ
ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ
ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
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ＦＬＵＥＮＴｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅａｎｄ
ｆｏｒｍｏｆｔｈｅｍｅｌｔｉｎｇ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｆｌｏｗ
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ａｎａｌｙｚｅｄ
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒａｆｆｉｎ；ｍｅｌｔｉｎｇ；ｌａｔｅｎｔｈｅａｔｔｈｅｒｍａｌｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
随着人们对能源问题重要性的认识，蓄能技术的重要性也日益突出．当相变材料在其物相发生改变时，伴有较大能量的释放或吸收．利用其这种特性对能量进行存贮，可对不连续、不稳定的热量进行充分利用，以调整控制工作源或相变材料周围环境的温度，是一种提高能源利用效率的环境友好技术．
收稿日期：２００８—０４—０８
基金项目：北京市重点实验室开放课题（ＫＦ２００７０８）
该技术在太阳能热利用、工业余热回收、采暖及空调等节能领域中相变材料都有着诱人的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点…．
研究应用于采暖和空调领域的蓄热设备能够将用电低谷期廉价的电能转化为热能储存起来，在用电高峰期再将这部分储存的能量释放出来，以减少
作者简介：王哲斌（１９８３－－），男，硕士研究生。研究方向：通风空调制冷技术与设备
万方数据
第２期
王哲斌等：石蜡相变蓄热过程数值模拟
高峰期用电量，实现“削峰填谷”，这样做不仅大大节ｎ
ＶＺＴ
（１）
、‘，
约了系统运行费用，也减轻了电网负担，使用电时段＿ＯＨ：Ａ
一、
的分配更加合理，具有重大的现实意义和广阔的应用前景［２１．
式中：Ｈ＝ｈ＋ＡＨ，＾＝五Ⅳ＋ｌ，ｃｐｄＴ，ＡＨ＝ｆＬ，
相变传热问题包括相的变化与热传导两种物理Ｈ为总焓，ｈ为显热部分的焓，Ｌ为液化潜热，厂为过程，比单一热传导过程更复杂，在数学上是一个强Ｏ～１之间的数，固相时，厂＝０，液相时，厂＝１；两相区
非线性问题，解的叠加原理不能使用【２］，该相变问中．ｆ：垒盟：’叫
！二！亟地一
Ｌ
题一般只能采用数值方法求解．因此，本文采用Ｔｈ口ｕＩｄｌｌｓ—Ｔｓｏｌｉｄｕ５
边界条件
ＦＬＵＥＮＴ软件，在忽略液相自然对流影响和考虑液相自然对流影响两种情况下，对一种优质石蜡蓄热ｒ＝ｒ０时，Ｔ＝Ｌ；ｒ＝１＂１时，ｉ０Ｔ＝０．
装置熔化过程进行模拟研究．
时间条件
ｒ＝０时，Ｔ＝Ｔ埘．
１物理模型
２．２考虑液相自然对流影响的数学描述
由于采用了Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假设，只在浮升力项中石蜡蓄热装置的单元模型为柱型结构，如图１考虑流体密度的变化，建立熔化区内的守恒方程，熔所示，选用石蜡ＲＴ５４，其平均相对分子质量为３７７，化区内任一点的密度可表示为
熔点为５４～５６℃，熔化热为１７９ｋＪ／ｋｇ，固态和液态Ｐ＝ｐｔ—ｐ腰（Ｔ—Ｔｔ）
（２）
的比热容分别为１．８ｋＪ／ｋｇ・Ｋ和２．４ｋＪ／ｋｇ・Ｋ，固态
定义有效压力为
和液态的密度分别为９００ｋｇ／ｍ３和７６０ｋｇ／ｍ３，导热户。ｆｆ＝Ｐ＋ｐｔｇ。ｘ
（３）
系数为０．２Ｗ／ｍ・Ｋ［３Ｊ．中心加热元件半径为２０轴向即ｚ方向上的动量方程中压力梯度和重力项ｍｍ，蓄热石蜡的半径在６０
ｍｍ～１００
ｍｍ之间变化．
为
数值计算采用以下基本假设：①石蜡纯净、各向同性；②相变温度恒定为常数；③相变介质固、液两相一孥：ｌＤ舷（ｔ一百２ｌＤ艚【一‘ｆ，
１）（４）Ｌ４Ｊ
物性参数为常数，不随温度发生改变；④不考虑固液控制方程包括质量守恒方程
两相密度差诱发的流动；⑤满足Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ假设，只翌＋上％掣：０
（５）
在浮升力项中考虑流体密度的变化．
ｄ．Ｚ
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动量守恒方程
旦堕＋旦￡堕尘＋—Ｌ曼（塑型２：一上．０Ｐｅｌｆ＋
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（７）
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图１物理模型
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边界条件时间条件
２数学描述
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２．１
忽略液相自然对流影响的数学描述
由于忽略熔化中液态自然对流的影响，蓄热过ｚ：Ｂ时，＿ＯＴ：０，“：０，可：０
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程只包括纯导热，因此其数学描述只包括能量守恒时间条件
方程，如
ｒ＝０时，Ｔ＝Ｔ涮，Ｕ＝０，口＝０
万
方数据
１２
北京建筑工程学院学报２００８定
３数值模拟及结果分析
３．１网格划分
石蜡竖直放置采用轴坐标二维模型，采用正方型结构网格；水平放置采用直角坐标二维模型，采用四边形非结构网格．用ＦＬＵＥＮＴ软件计算时。选用ＦＬＵＥＮＴ中的Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ／Ｍｅｌｔｉｎｇ模型，均采用非稳态分离式求解器进行计箅【４］．
３．２忽略液相自然对流的石蜡熔化过程模拟结果
图２为当加热温度为１００℃，石蜡半径为１００ｍｍ，加热时间为１０
０００
的比例．固相时，ｆ＝０，液相时，ｆ＝１；当加热时间为
２８７００
ｓ时，蓄热材料完全熔化（ｆ＝１），此时的温度
对流影响，熔化过程中等温线均是平行于轴线分布的，温度自内到外逐渐降低．
图２忽略自然对流熔化过程两相分布图
图３忽略自然对流时固相全部熔化时温度分布图
图４是石蜡熔化过程相变界面随时间的变化曲线．由图看出，在熔化开始阶段，曲线梯度较大，相变面移动速度较快，在熔化中期，相变面移动较为平
万
方数据缓，到蓄热后期，其移动速度又有一个加速过程
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图４蓄热过程相变界面随时间的变化曲线
３．３考虑液相自然对流的石蜡熔化过程数值模拟
结果
３．３．１石蜡竖直放置
图５为考虑液相自然对流，当加热温度为１００℃，石蜡半径为１００ｍｍ，加热时间为１０
０００
ｓ时，石
蜡内部液相和固相的比例，可以看到图５中液相区明显大于图２中液相区的比例，这是由于自然对流４５０
分布是水平分层的，从下向上温度逐渐升高．
图５考虑液相自然对流石蜡熔化过程两相分布图
加热温度分别为１００℃和８０℃，在忽略液相自然对流和考虑液相自然对流两种情况下，石蜡全部熔化时间随石蜡半径的变化关系如图７所示，由图看出，相同情况下，忽略液相自然对流，随石蜡半径增大，石蜡熔化时间增加的幅度更大．图８为石蜡完全熔化ｎ＇－ＪＮ随加热温度的变化关系，由图看出，当
石蜡半径为６０ｍｍ（石蜡厚度为４０ｍｍ）Ｈｅ，忽略液相自然对流和考虑液相自然对流两种情况的石蜡全部熔化所需时间基本相同，当石蜡装置半径大于６０ｍｍ后，随石蜡装置半径增加，考虑液相自然对流情
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图７熔化时间随石蜡半径的变化
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囝ｌＯ融化时间随加热温度的变化
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忽略
２４
北京建筑工程学院学报
２００８正
电视保持适当的距离，以免受到伤害，特别应注重对儿童视力保护．
建筑舒适环境是一种主观感觉，它包括物理刺激和心理刺激．室内装饰色彩对人的物理刺激、心理刺激具有猛烈的直接性．高履泰教授早在上个世纪１９８０年代明确论述过，建筑色彩对人的视觉影响和心理反映【５Ｊ．建筑色彩对于室内环境来说应指室内装饰色彩，狭小阴暗的空间不宜用太深的颜色，温度较高的居室一般不大面积的采用热烈的大红，橘红及鲜艳的橙色等．
装饰色彩影响着人的心理感觉，如高血压、心脑血管病患者，在颜色艳丽的居室内会引发血压升高、心跳加快、发慌．而长期在阴暗环境中生活的人，会造成情绪低落、沉默寡言、心情郁闷．无论什么样风格的装饰，恬静安逸舒适环境才是人们的普遍愿望．
１）控制污染源：装修使用环保材料，家具装饰选用无污染饰品，根据国家强制标准ＪＣ５１８—９３，建材Ａ类产品为首选．家用电器选用节能型低辐射静音产品，减少电磁辐射的伤害．
２）充分通风换气：春秋季可长时间开窗通风，冬夏季每天保证２～３小时通风．
３）加强室内空气净化处理措施：散热器罩、空调器过滤网每月清理．
４）厨房环境：厨房内抽油烟机、燃气热水器应具备良好排烟能力，防止有害气体侵入居室．
总之，住宅建筑良好的热舒适环境、空气品质环境、听觉环境、视觉环境、装饰环境是保证人们心情愉快，身体健康的必备条件．人们应提高对住宅建筑环境质量的认识，营造一个以人为本、人与自然和谐、卫生健康、舒适的室内环境．参考文献：
［１］
叶海．室内环境品质的综合评价指标［Ｊ］．建筑热能通
风空凋，２０００（１）：３ｌ一３４
４结语
建筑环境评价应是主观评价与客观评价相结合的综合评价．人们８０％时间在室内度过，一个良好的室内环境尤为重要．国家环保局出台了ＧＢ／Ｔ１８８８３－－２００２室内空气质量监测标准，各有害物含量Ｉ类标准值为：甲醛４０．０８ｒａｇ／ｍ３，氨４０．２０ｍｇ／ｍ３，苯４０．０９ｍｇ／ｍ３，ＴＶＯＣ（有机挥发化合物总量）４０．５０ｒａｇ／ｍ３，氡４２００Ｂｑ／ｍ３［６｜．
提高建筑环境品质，防止二氧化碳、一氧化碳、甲醛、苯、氡、可挥发性有化合物等有害气体产生，行之有效的方法是：
［２］ＧＢ５００１９－－２００３，采暖通风与空气调节设计规范［Ｓ］［３】
刘欧子．人体热舒适与室内空气品质研究［Ｊ］．建筑热
能通风空调，２００１（１）：２６—２８
［４］耿世彬．室内空气中可挥发性有机化合物的研究［Ｊ］．
建筑热能通风空调，２００２（６）：２６—２８
［５］高履泰．建筑的色彩［Ｍ］．南昌：江西科学技术出版
社。１９８５：３２—３３
［６］ＧＢ／Ｔ１８８８３－－２００２，室内空气质量标准［ｓ］
［责任编辑：王克黎］
（上接第１３页）
化过程中液相中自然对流作用对熔化过程有较大的
影响．
时间．参考文献：
［１］方贵银．蓄能空调技术［Ｍ］．北京：机械工业出版社，
’２００６：３—４
３）加热温度对熔化速度有较大影响，加热温度越低则熔化所需要的时间越长．
４）结构相同、边界条件相同的圆环形柱体石蜡蓄热装置厚度小于４０ｍｍ，竖直放置时的液相自然对流作用与水平放置时自然对流作用相当，竖直放置时的熔化时间与水平放置时的熔化时间接近；石蜡蓄热装置厚度大于４０ｍｍ，竖直放置时的液相自然对流作用高于水平放置时的液相自然对流作用，竖直放置时的熔化时间小于水平放置时的熔化
［２］张寅平，胡汉平，孔祥东．相变贮能理论和应用［Ｍ］．
北京：中国科技大学出版社，１９９６：７—８
［３】张月莲，郑丹星．石蜡相变材料在同心环隙管内的基
本传热行为［Ｊ］．北京化工大学学报，２００６，３３（２）：６７
—６９
［４］韩占忠，王敬，兰小平．ＦＬＵＥＮＴ流体工程仿真计算实
例与应用［Ｍ］．北京：北京理工大学出版社，２００４：１３４
［责任编辑：王克黎］
万方数据
石蜡相变蓄热过程数值模拟
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
王哲斌， 许淑惠， 严颖， Wang Zhebin， Xu Shuhui， Yan Ying北京建筑工程学院,环境与能源工程学院,北京,100044
北京建筑工程学院学报
JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF CIVIL ENGINEERING AND ARCHITECTURE2008,24(2)
参考文献(4条)
1.韩占忠;王敬;兰小平 FLUENT流体工程仿真计算实例与应用 2004
2.张月莲;郑丹星 石蜡相变材料在同心环隙管内的基本传热行为[期刊论文]-北京化工大学学报（自然科学版）2006(02)
3.张寅平;胡汉平;孔祥东 相变贮能理论和应用 19964.方贵银 蓄能空调技术 2006
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