学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多晶热电材料Seebeck系数的晶粒尺寸效应研究及分段热电偶优化设计

作　者: 何月洲
导　师: 高原文
学　校: 兰州大学
专　业: 固体力学
关键词: Seebeck系数多晶热电材料尺寸效应转化效率输运理论热电器件接触电阻接触热阻
分类号: TN37
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 121次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

热电器件以其无污染、无噪声、无磨损、体积小、安全可靠性高、热-电转化速度快和输出功率范围广等优点,深受广大学者的关注。其中,对热电器件具有重要影响的因素主要包括：热电材料的优值系数(与Seebeck系数、热导率、电导率相关)、器件几何结构、器件的制造工艺和热电器件冷热端的散热形式。那么对以上因素的研究就成了发展热电器件的重要问题。本文采用Boltzmann输运理论和商业有限元软件ANSYS对多晶块材热电材料的Seebeck系数的晶粒尺寸效应和热电器件的结构优化设计作了部分研究,得到了一些有意义的结果。首先,针对多晶块材热电材料Seebeck系数的尺寸效应,从材料的微结构角度考虑电子的晶界散射,通过求解电子的输运方程,建立了多晶块材热电材料的Seebeck系数尺寸效应的理论预测模型。进而研究了多晶块材热电材料的Seebeck系数晶粒尺寸效应,探讨了透射率、温度和平均自由程等对Seebeck系数的影响。结果表明,本文的理论模型能有效预测多晶块材热电材料的Seebeck系数的晶粒尺寸效应,且与相关实验结果具有较好的一致性。透射率、温度以及平均自由程等对Seebeck系数的晶粒尺寸效应也存在明显的影响。其次,针对热电器件的转化效率,利用ANSYS软件从器件的结构设计出发,考虑材料性能参数随温度的变化,建立了分段热电偶的有限元模型。进而分析了负载电阻、热电偶支腿长度、横截面积、分段比例以及接触电阻和接触热阻对于器件转化效率的影响。总之,通过本文对于热电材料Seebeck系数和热电器件的结构优化设计的研究,为热电材料以及器件的发展提供了相应的理论依据和设计手段。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-18
  1.1 热电效应的历史背景及应用  7-8
  1.2 热电效应简介  8-12
  1.3 热电器件的主要用途  12-13
  1.4 热电材料性能参数的理论研究进展  13-17
  1.5 本文的主要工作  17-18
第二章多晶热电材料Seebeck系数的晶粒尺寸效应理论研究  18-32
  2.1 纳米材料及其性能参数尺寸效应的研究概述  18-19
  2.2 Boltzmaan输运理论  19-23
  2.3 多晶热电材料的Seebeck系数晶粒尺寸效应的理论模型  23-27
  2.4 计算结果及讨论  27-31
  2.5 本章小结  31-32
第三章热电器件的有限元模拟分析  32-47
  3.1 热电器件的研究进展  32-33
  3.2 通用有限元分析软件ANSYS简介  33-35
  3.3 ANSYS分析热电耦合问题简介  35-37
  3.4 热电器件的有限元模拟  37-46
  3.5 小结  46-47
第四章结束语  47-49
参考文献  49-55
附录在学期间发表学术论文和科研成果  55-56
致谢  56

多晶热电材料Seebeck系数的晶粒尺寸效应研究及分段热电偶优化设计

内容摘要

全文目录

相似论文