熱電制冷器的雙目標(biāo)優(yōu)化研究.pdf

1、熱電制冷作為一種新型的制冷方式，具有減排環(huán)保、質(zhì)輕緊湊、可靠穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，目前已廣泛應(yīng)用于航天航空、生物制藥、電子散熱等領(lǐng)域。但是，熱電制冷因受限于半導(dǎo)體材料自身的性質(zhì)，導(dǎo)致制冷量和制冷效率均較低，且不能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)值。因此，本文著眼于對一熱電制冷器，借鑒多目標(biāo)優(yōu)化的思想，將制冷量和C OP同時(shí)作為優(yōu)化目標(biāo)，旨在協(xié)調(diào)兩者之間此消彼長的矛盾。
　　本文主要研究內(nèi)容分別是基于熱電偶的理想模型和非理想數(shù)學(xué)模型，選取對模塊性能影響較大的關(guān)鍵

2、參數(shù)，如電流值等運(yùn)行參數(shù)，以及如熱電臂長度等結(jié)構(gòu)參數(shù)，首先分析了電流和冷、熱端換熱面積分配比以及熱電臂長度和空氣夾層與熱電臂截面積之比對熱電模塊性能參數(shù)的影響，后以制冷量和COP為目標(biāo)函數(shù)，再采用簡化的共軛梯度法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算尋優(yōu)。通過優(yōu)化，旨在獲得了不同權(quán)重系數(shù)下，能較好權(quán)衡制冷量和C OP的最佳運(yùn)行參數(shù)和最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。
　　研究結(jié)果表明，單變量、單目標(biāo)優(yōu)化并不能較好的權(quán)衡制冷量和 C OP。因此，基于模塊水平的雙目標(biāo)優(yōu)化，可獲得

3、不同權(quán)重系數(shù)下的最優(yōu)運(yùn)行參數(shù)，能較好協(xié)調(diào)模塊的制冷量和 COP之間不能同時(shí)達(dá)到最優(yōu)的矛盾，如權(quán)重系數(shù)為0.3，與單變量優(yōu)化對比，前者的性能系數(shù)有所降低（39.6％），但制冷量增加了204.92%，總的目標(biāo)函數(shù)增加了7.3%；同時(shí)，基于熱電偶單元水平的雙目標(biāo)優(yōu)化，可獲得不同工作電流下，熱電偶的最佳幾何尺寸值，通過優(yōu)化，模塊的制冷量和C OP相比原結(jié)構(gòu)尺寸均有所改善，如電流3A時(shí)，制冷量和COP分別增長了7.5%和61.8%，總目標(biāo)函數(shù)值增