傳熱學在能源系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、對能量系統(tǒng)中的傳熱學研究一直以來得到了人們的廣泛關(guān)注。本文研究了三個不同的能量系統(tǒng)，包括:翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)、熱整流器和一個三個模塊組成的組合系統(tǒng)中的熱輸運問題。
　　在對翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)的研究之中，我們設(shè)計了一個在兩個熱庫之間轉(zhuǎn)換的一維系統(tǒng)，研究了其瞬時性質(zhì)。并得到以下三個結(jié)論:(1)有效熱導率κ和有效熱容cv可以從材料本身的固有值變化到幾十至幾百個數(shù)量級;(2)定義了一個新的量，非線性溫差(NTB)，即系統(tǒng)達到準穩(wěn)態(tài)之后的平均溫度，它是衡量加熱

2、過程中進入系統(tǒng)的能量多少的關(guān)鍵參數(shù);(3)從理論上提出了一種可用于海洋的簡易模型。并分別使用多物理場耦合分析軟件COMSOL仿真以及非平衡態(tài)分子動力學模擬論證了我們的結(jié)果。
　　在對熱整流器件的研究之中，我們發(fā)現(xiàn)并從理論上證明了非線性熱整流器的最大整流比。對于熱導率(κ)與溫度成線性相關(guān)的熱整流器，其最大整流比為3;對于熱導率與溫度成非線性相關(guān)的熱整流器，其最大整流比為該固體材料在合理溫度范圍內(nèi)最大熱導率與最小熱導率的比值，即κm

3、ax/κmin;我們還在理論上給出了具有高熱整流比的人工合成材料。并用數(shù)值仿真、實驗以及非平衡態(tài)分子動力學模擬證明了我們的結(jié)論。
　　最后，我們將光伏電池(PV)、電子隧穿(ET)和熱電模塊(TE)相結(jié)合，形成一個新的組合系統(tǒng)，探討了該新型結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)性質(zhì)。在此過程中我們綜合考慮了陽極材料電子熱化后的統(tǒng)計分布，隧穿電子的運動，兩極材料之間的不可逆能流交換，熱電材料中的塞貝克效應(yīng)、焦耳熱、瞬態(tài)熱傳導，以及耦合系統(tǒng)底部與空氣的熱對流。最