环形热电模块理论模型与输出性能研究开题报告

全文总字数：3903字

1. 研究目的与意义（文献综述）

热电器件是一种绿色的新型能量转换装置，它利用1821年至1851年发现的三大热电效应——secbeck，帕尔贴和汤姆逊效应，以电子运输的方式实现了热能与电能之间的直接转化。实用性的热电器件出现在20世纪60年代，这些年来，热电器件由于其发电方式结构简单，无噪音，寿命长，无运动部件和绿色无污染等优点而被广泛应用于废热发电，太阳能，航海航天航空等领域，越来越受各国学者的关注。

作为核心部件的热电材料在热电转换器的运行中起着至关重要的作用，而转化率低是热电材料面临的主要问题。优值系数zt则通常被用来作为热电材料性能的评价指标。现代科学家提高热电性能主要是通过降低热导率。qiu等人采用分子动力学方法得出纳米多孔是降低热导率的有效途径。shao发现可以通过调整基底材料降低热导率。zhou等尝试了单层的bi2te3薄膜比多层有更高的zt值。yu等人发现可以通过控制应变来控制热导率。不管怎么研究，zt值还是很低，提高热电材料的zt值已成为近期亟待解决的问题之一。

于是科学家们转换了思路，他们发现热电转换器的性能不仅取决于热电材料的性能，还取决于热电腿的几何排列以及金属连接器与热电材料之间的接触电阻。a.z.sahin等计算了销形支腿热电器件性能的理论模型，还探讨了对输出性能的影响。meng等人研究了平行四边形的三维模型。du等人建立了热电器件的三维各向异性模型。在kim hs的报告中，研究了腿的几何形状对热电器件的影响，结果表明,同样体积的热电材料，改变形状截面积显著变量截面积可以提高输出功率。

2. 研究的基本内容与方案

1.研究目标

本文将基于传热学和热力学理论，采用定温或冷热端对流换热的边界条件，考虑边界条件与界面层等因素的影响，建立环形热电模块的理论模型，得到温度场分布的解析表达式，获得器件的输出功率和转换效率，讨论其输出性能的影响因素，将有助于实际环形热电发生器装置的设计。

2.基本内容

3. 研究计划与安排

1.第1-3周：查阅国内外文献，了解环形热电器件的研究现状；翻译英文文献，完成开题报告；

2.第4-6周： 学习与研究内容相关的理论知识，建立分析模型；

3.第7-9周：完成推导环形热电模块热传导控制方程，并得到温度场分布的解析表达式；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]zhang ab, wang j, wang bl, pang dd, he lw, lou j, et al. effects of interface layers on the performance of annular thermoelectric generators. energy, 2018, 147:612-20.

[2]王春燕; 厉彦忠; 郑江. 多级温差发电器串并联分析模型. 制冷学报，2016，37（1）:106-113.

[3] fan sf, gao yw. numerical simulation on thermoelectric and mechanical performance of annular thermoelectric generator. energy，2018，150: 38-48.