太陽能熱電器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、太陽能熱電發(fā)電器件是基于塞貝克效應(yīng)的一種可以將熱能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，它具有可靠性高、無運(yùn)動部件、無污染、無噪聲等優(yōu)點(diǎn)，是綠色環(huán)保的發(fā)電方式。為滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展對能源的需要，防止和減輕大量燃用化石能源對環(huán)境造成的嚴(yán)重污染和生態(tài)破壞，太陽能熱電發(fā)電的應(yīng)用前景非常廣闊。為此，本文對太陽能熱電發(fā)電做了一系列的研究，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了探討： 首先，從熱電基本效應(yīng)出發(fā)，建立了輸出功率和發(fā)電效率的數(shù)學(xué)模型，并將輸出功率和發(fā)電效

2、率作為太陽能熱電發(fā)電器件的優(yōu)化目標(biāo)，分析了性能指標(biāo)達(dá)到最佳時(shí)的條件。并在數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，探討了結(jié)構(gòu)參數(shù)對熱電裝置性能的影響規(guī)律和對結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化的必要性。 其次，運(yùn)用ANSYS軟件建立了太陽能熱電裝置的實(shí)際模型，正確處理了實(shí)際工作狀態(tài)中的邊界條件，得出了模型輸出功率和熱電效率。為運(yùn)用ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定了分析基礎(chǔ)。同時(shí)，將熱電裝置的有限元模型逐步簡化為多P—N結(jié)模型、單P—N結(jié)模型。然后，將單P—N結(jié)模型的

3、解與理論計(jì)算的解析解進(jìn)行對比，驗(yàn)證了ANSYS計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性；將多P—N結(jié)模型的解與熱電裝置的有限元模型計(jì)算的結(jié)果、單P—N結(jié)模型的解與多P—N結(jié)模型的解分別進(jìn)行了對比，檢驗(yàn)了模型簡化的合理性。 最后，運(yùn)用ANSYS優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊對太陽能熱電裝置的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，得出了定P—N寬度，不同聚光比條件下最優(yōu)的P—N結(jié)電偶臂長度。并分析了不同聚光比和不同寬度條件下，最優(yōu)的P—N結(jié)電偶臂長度及對應(yīng)的熱電效率和輸出功率的變化規(guī)律。為