混凝土光伏地砖散热孔道设计的热-力作用机制仿真研究

李海龙，王 超，周波超^*

(北京工业大学 道路与铁道工程系，北京 100124)

摘　要：　针对光伏地砖在地面铺装应用中面临的高温运行与结构安全协同难题，以混凝土光伏地砖为研究对象，研究不同散热孔道设计对其热-力性能的影响规律。基于COMSOL Multiphysics多物理场仿真平台，建立光伏地砖三维热-力耦合模型，对实心基座、单层散热孔基座和蜂窝状多孔基座在典型夏季工况下的散热性能，以及在集中与均布荷载作用下的力学响应进行对比分析。热学仿真结果显示，设置单层散热孔道可使基座工作温度降低13 ℃，散热效果最为显著;孔径增大有助于提升散热性能，但存在明显的边际效应。力学仿真结果显示，开孔会引起局部应力集中，但在规范荷载作用下，各结构的应力水平均远低于混凝土强度限值，整体结构安全性可控。综合热-力性能与工程可实施性分析，单层散热孔结构在散热效率、结构安全性及加工维护等方面表现出更优的综合性能，可为光伏地砖基座结构设计提供参考依据。

关键词：　光伏地砖; 散热性能; 力学性能; 散热孔道; 有限元仿真

基金项目： 国家自然科学基金项目(52408451)

引文格式： 李海龙，王超，周波超. 混凝土光伏地砖散热孔道设计的热-力作用机制仿真研究[J]. 市政技术，2026，44(4)：9-15，105. (LI H L，WANG C，ZHOU B C. Simulation study on the thermo-mechanical interaction mechanism of heat dissipation channel design in concrete photovoltaic floor tiles[J]. Journal of municipal technology，2026，44(4)：9-15，105.)