“層疊式”熱電器件的熱-應(yīng)力-發(fā)電性能研究.pdf

1、近30年以來，由于人們愈加認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)能源的非可持續(xù)性和污染性，關(guān)于各種新能源和清潔能源的研究都蓬勃開展起來。溫差電技術(shù)利用溫差條件下晶格中載流子和聲子運(yùn)動(dòng)以及所伴隨的能量和電荷轉(zhuǎn)移的特性進(jìn)行熱能和電能的轉(zhuǎn)換。熱電技術(shù)由于其運(yùn)行安靜可靠、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、使用壽命長、無污染物排放、適應(yīng)范圍廣、對熱源品質(zhì)要求低等特點(diǎn)，在制冷、航空航天、汽車廢熱、溫度測量、微小型電源等應(yīng)用方面取得了廣泛的應(yīng)用，隨著熱電發(fā)電效率的進(jìn)一步提高，熱電技術(shù)將會(huì)有更廣泛的

2、應(yīng)用前景。
　　本文將在綜述熱電發(fā)電的發(fā)展概況、運(yùn)行機(jī)理和應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上，建立了了熱電傳熱和發(fā)電的數(shù)學(xué)模型。利用數(shù)值計(jì)算方法重點(diǎn)分析和研究了單層熱電模塊的傳熱-發(fā)電-應(yīng)力耦合模型。在熱電方面，比較了電偶臂對數(shù)、物性參數(shù)變化、加熱集中度、聚熱層厚度、錫焊材料厚度對熱電模塊工作的影響，提出了提高熱電器件發(fā)電效率的設(shè)計(jì)辦法；在熱結(jié)構(gòu)部分，重點(diǎn)研究了聚熱層厚度、電偶臂間距、銅片厚度、錫焊材料厚度和多層熱電結(jié)構(gòu)布置對熱應(yīng)力的影響，提出了降

3、低材料內(nèi)應(yīng)力水平的辦法。本文根據(jù)目前高熱流密度下熱電器件的發(fā)展要求，提出了在高熱流密度下利用層疊式熱電模塊提高其發(fā)電效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，利用數(shù)值模擬的辦法測試了這種方法設(shè)計(jì)的熱電模塊在均勻和非均勻，穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)熱流邊界條件下的輸出特性，提出了保證其發(fā)電效率和可靠性的辦法。在本文的結(jié)尾，介紹了本文研究的新發(fā)現(xiàn)，同時(shí)也列出了研究中需要改進(jìn)的地方。
　　本文從理論分析和數(shù)值計(jì)算的途徑，對熱電模塊進(jìn)行了分析和改進(jìn)。本文的研究著眼于熱電模塊