動態(tài)非均勻熱流密度下熱電器件的熱-應力-發(fā)電性能研究.pdf

1、溫差發(fā)電技術作為一種新能源技術，各方面的理論研究和應用已開展了近一個世紀，可以作為緩解能源危機的有效手段；同時，由于溫差發(fā)電技術具有無噪音，無介質泄漏、零排放的優(yōu)點，決定了其對環(huán)境的友好。此外，溫差發(fā)電器還具有移動方便、使用壽命長、維護成本低、重量輕、無磨損、體積小等優(yōu)點，故近年來已引起廣泛關注。
　　本論文主要建立熱電發(fā)電器的熱-電-應力耦合模型，分析了熱電發(fā)電器在不同工況下的電能輸出和應力特性，同時分析了對熱電器件電能輸出和應

2、力分布特性的影響因素。
　　首先建立熱電器件的傳熱-發(fā)電-應力耦合數(shù)學模型，分析了熱電材料物性參數(shù)隨溫度變化對輸出特性的影響，熱輻射對輸出特性的影響。然后分析了非均勻熱流密度對輸出特性的影響，基于相同熱流量下分析不同的熱流集中度的影響。通過選取模塊不同的橫截面可以看到在非均勻熱流密度下模塊內部的溫度云圖，進一步分析非均勻熱流密度對其效率產(chǎn)生影響的原因。研究了熱電器件的啟停特性。研究穩(wěn)態(tài)輸出特性后又研究了其非穩(wěn)態(tài)輸出特性，觀察了物性

3、參數(shù)、熱輻射對溫度和輸出電壓影響的過程，同時對比非均勻熱流密度的施加方式，高斯熱流密度和非均勻熱流密度。
　　其次研究了熱電器件的熱應力結果，從熱應力模擬結果云圖可得到該模塊熱應力最大節(jié)點，結果表明模塊最大熱應力節(jié)點在銅板和熱電材料接觸直角處，追蹤該節(jié)點進行非穩(wěn)態(tài)分析，得到從開始到穩(wěn)態(tài)過程該節(jié)點熱應力變化。通過選取模塊內的一系列截面，得到模塊熱應力形成過程以及最有可能發(fā)生熱應力破壞的區(qū)域，觀察其熱應變云圖和位移云圖。同時還通過非穩(wěn)