太阳能热动力系统在工农业生产领域的应用有巨大的发展潜力。储热技术用于解决能源供求在空间和时间分布的不平等性。特别是在我国林区、戈壁、沙漠等能源覆盖率较低的偏远地区,太阳能储热技术能够代替传统能源,满足生产和生活的需求。为了方便地对比并甄选储热材料,本文建立了一套物理试验与有限元数值模拟计算结合的方法,用于研究太阳能热动力系统储热复合材料的热物理性质。该方法是对试件加温并测得其边界条件,再利用有限元热分析和理论计算给出未知材料的热物理参数。其中,物理试验不要求试件的温度分布均匀,放宽了试验的测试要求。本文选择合适的中温储热混凝土材料,并提供了实验室制备储热复合材料试件的施工方法和操作流程。本文设计并制备了九组配比的混凝土试件,对其比热容和导热系数进行试验研究。其中,以硅酸盐水泥试件为例,说明其热物理参数测试和计算的方法,即利用ANSYS有限元软件反演分析热扩散系数,再根据有限元数值模拟的结果计算温度场积分,求解比热容。采用稳态传热法计算储热混凝土的导热系数,可以对不同配比的试件进行筛选；有限元稳态反演分析法能够代替傅里叶方程计算的方法,以弥补简单的试验条件。分析九组储热混凝土试件的热物理参数可知：矿渣粉和花岗岩可以提高储热材料的比热容,增加花岗岩的含量也可以提高热传导性能；玄武岩和钢渣对于提高材料的比热容和热传导系数没有贡献；添加石墨和钢纤维有利于提高储热材料的热传导性能。本文利用有限元法对常规的试验方法补充理论计算,适用于大体积、非均质储热复合材料的试验研究。使用该试验方法可以甄选中温储热混凝土材料,并优化材料的成分配比,即选用当地花岗岩碎石作为耐热骨料,其含量范围是20%～35%。其中,添加工业矿渣。其含量大于14%,但少于40%为好。添加石墨粉和钢纤维不超过5%。水泥含量至少为7%,以满足实验材料的强度。