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

1、溫差發(fā)電技術(shù)作為一種新能源技術(shù)，各方面的理論研究和應(yīng)用已開展了近一個世紀(jì)，可以作為緩解能源危機(jī)的有效手段；同時，由于溫差發(fā)電技術(shù)具有無噪音，無介質(zhì)泄漏、零排放的優(yōu)點(diǎn)，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(hù)成本低、重量輕、無磨損、體積小等優(yōu)點(diǎn)，故近年來已引起廣泛關(guān)注。
　　本論文主要建立熱電發(fā)電器的熱-電-應(yīng)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(yīng)力特性，同時分析了對熱電器件電能輸出和應(yīng)

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(yīng)力耦合數(shù)學(xué)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(nèi)部的溫度云圖，進(jìn)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(yīng)力結(jié)果，從熱應(yīng)力模擬結(jié)果云圖可得到該模塊熱應(yīng)力最大節(jié)點(diǎn)，結(jié)果表明模塊最大熱應(yīng)力節(jié)點(diǎn)在銅板和熱電材料接觸直角處，追蹤該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)分析，得到從開始到穩(wěn)態(tài)過程該節(jié)點(diǎn)熱應(yīng)力變化。通過選取模塊內(nèi)的一系列截面，得到模塊熱應(yīng)力形成過程以及最有可能發(fā)生熱應(yīng)力破壞的區(qū)域，觀察其熱應(yīng)變云圖和位移云圖。同時還通過非穩(wěn)