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汽车尾气温差发电的若干问题研究

作　者: 王银涛
导　师: 刘伟
学　校: 华中科技大学
专　业: 工程热物理
关键词: 温差发电尾气连接方式发电能力热应力
分类号: TM913
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着传统能源的枯竭，各种新能源技术得到了越来越多的重视。新型高效材料的研发使得温差发电技术也成为最近新能源研究的热点之一，特别是在汽车尾气温差发电方面，学者们投入了大量的精力。一个完整的利用汽车尾气进行温差发电的系统涵盖了材料、机械、电子电气等多学科的研究。本文主要针对以下方面对温差发电系统进行了研究：（1）放弃通常的只针对某一车型设计发电装置的思路，从系统设计评估的角度，利用CFX软件建立模块化翅片发电单元，通过数值模拟计算，完成了对不同发动机车型温差发电可提取量的评估计算，利用该计算结果可对任意车型的可发电量进行迅速有效的评估；（2）利用MATLAB软件，通过编程求解，对温差发电系统中发电片串并联方式对系统电学输出特性的影响进行了分析，结果表明发电片的连接方式对于我们最为关注的最大输出功率和最大输出效率的直接影响很小，但是会改变系统的电流、电压输出特性，另外，连接方式对系统内阻影响巨大。因此，在设计系统时，必须考虑到负载对系统输出特性的要求。（3）通过ANSYS软件，利用电—热—结构多场耦合的方法对单片温差发电片中的热应力进行了分析，并提出了相应的改进措施，使得在保证发电片的输出功率几乎不变的情况下，最大热应力减小了30%左右，该改进措施能够大大提高温差发电片的可靠性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 课题背景  8-9
  1.2 发动机尾气温差发电的研究现状  9-12
  1.3 本课题完成的主要任务  12-13
2 温差发电技术  13-18
  2.1 温差发电的基本原理  13-15
  2.2 温差电材料  15-18
3 不同排量车型的利用温差发电输出能力评估  18-26
  3.1 模块化温差发电翅片单元  19-21
  3.2 翅片温度分布及分析结果分析  21-23
  3.3 不同发动机尾气排量的计算  23-25
  3.4 小结  25-26
4 温差发电系统发电片串并联方式对系统输出特性的影响  26-44
  4.1 数学物理模型  26-30
  4.2 数值计算结果及分析  30-42
  4.3 小结  42-44
5 低温温差发电器中热应力分析及一种改进措施  44-52
  5.1 数值计算结果及分析  45-47
  5.2 温差发电片整体计算结果及分析  47-48
  5.3 针对铜连接片的改进措施  48-50
  5.4 小结  50-52
6 结论与展望  52-54
  6.1 结论  52-53
  6.2 展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-61
附录 1 攻读学位期间发表论文目录  61-62
附录 2 MATLAB 程序示例  62-63

汽车尾气温差发电的若干问题研究

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