內(nèi)燃機余熱回收溫差發(fā)電器多參數(shù)數(shù)值模型及優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、能源與環(huán)境是人類面臨的重大課題，開發(fā)新能源和充分利用低品位能源、廢熱能源具有重大意義。內(nèi)燃機所產(chǎn)生的能量中，大約有30％的能量以廢熱形式由尾氣排出，溫差發(fā)電技術(shù)可以利用半導(dǎo)體熱電轉(zhuǎn)換材料直接將熱能轉(zhuǎn)換為電能，容易在汽車發(fā)動機上進行布置且環(huán)境友好，可以有效回收內(nèi)燃機排氣中的余熱。
　　鑒于國內(nèi)、外在溫差發(fā)電器建模方面存在的缺陷，本文基于熱力學(xué)定律和FLUENT UDF基本理論，建立多參數(shù)三維溫差發(fā)電器數(shù)值模型。論文主要工作如下:

2、r>　　首先建立多參數(shù)三維溫差發(fā)電單偶數(shù)值模型，此模型所考慮參數(shù)包括變物性參數(shù)、幾何參數(shù)、維度、陶瓷片、外部溫度和流動參數(shù)、可逆參數(shù)和不可逆參數(shù)。其中，可逆參數(shù)主要包括塞貝克效應(yīng)和帕爾貼效應(yīng)，不可逆參數(shù)包括傅立葉效應(yīng)、焦耳效應(yīng)、湯姆遜效應(yīng)、空氣間隙熱損失、接觸熱阻和接觸電阻。
　　其次，驗證了本文所建數(shù)值模型正確性。分析不同熱端溫度和不同對流換熱系數(shù)條件下，溫差發(fā)電單偶性能隨電流的變化趨勢;重點分析變物性參數(shù)、湯姆遜效應(yīng)、空氣間隙

3、熱損失對模型的影響。結(jié)果顯示:輸出功率和轉(zhuǎn)化效率的變化趨勢與之前的數(shù)學(xué)模型模擬結(jié)果相一致，但是，最大效率電阻并不符合之前的數(shù)學(xué)模型所得出最大效率電阻與內(nèi)阻相等的結(jié)論，而是有一定的漂移;物性參數(shù)對數(shù)值模型的影響最大，不可忽略;考慮湯姆遜效應(yīng)可以提高模型的精度;空氣間隙熱損失僅影響溫差發(fā)電器的轉(zhuǎn)化效率，而對輸出功率的影響可以忽略。
　　然后，基于所建模型，從溫差發(fā)電單元的長度、截面面積影響兩個方面，對溫差發(fā)電單偶結(jié)構(gòu)做出優(yōu)化設(shè)計。結(jié)果