熱電堆傳熱過程的數(shù)學建模與實踐.pdf

1、淡水資源短缺是人類面臨的日益嚴重的問題，不管是沙漠地區(qū)還是內(nèi)陸地區(qū)、沿海地區(qū)都存在著相同的問題，而海水淡化的一種重要方式即為蒸餾-冷凝。此外，空氣中的水蒸汽也是一種淡水資源，且這種資源不受地域的限制。因此科研團隊利用熱電堆通電后一端升溫一端降溫的現(xiàn)象，設計太陽能空氣取水機。熱電堆做為太陽能空氣取水機的核心部件，即為本論文的主要研究對象。本論文的研究對象為熱電堆的傳熱過程，主要對熱電堆傳熱過程進行機理分析，建立熱電堆傳熱過程的數(shù)學模型，并

2、利用計算機MATLAB平臺對模型進行仿真；然后基于熱電堆的熱電效應設計太陽能空氣取水機；最后將熱電堆傳熱過程看過一個單輸入單輸出系統(tǒng)，推導出關于輸入輸出的傳遞函數(shù)即系統(tǒng)的模型，做實驗，記錄下輸入和輸出的數(shù)據(jù)，根據(jù)系統(tǒng)辨識知識選擇合適的參考模型，利用遞推增廣最小二乘法進行系統(tǒng)辨識。具體研究內(nèi)容有如下：
　　(1)根據(jù)半導體的五種熱電效應及其之間的相互影響，分析半導體制冷片即熱電堆的工作機理，提出一種簡單、具體的建模方法，并基于機理分

3、析法建立熱電堆傳熱過程的數(shù)學模型，由熱電材料的性能參數(shù)計算出模型的參數(shù)，然后在計算機MATLAB平臺上進行仿真，得到熱電堆冷端和熱端溫度隨時間的變化曲線；熱電堆傳熱過程為單輸入單輸出系統(tǒng)，推導系統(tǒng)的傳遞函數(shù)并對傳遞函數(shù)。
　　(2)根據(jù)熱電堆實際工作情況設計實驗，搭建實驗臺，針對熱電堆的傳熱過程做實驗，記錄下輸入和輸出；對系統(tǒng)傳遞函數(shù)進行Z變換，得到系統(tǒng)的差分方程，并利用最小二乘法來驗證模型參數(shù)。
　　(3)介紹基于熱電堆的