太陽能熱電器件的結構優(yōu)化.pdf

1、太陽能熱電發(fā)電器件是基于塞貝克效應的一種可以將熱能直接轉換成電能的裝置，它具有可靠性高、無運動部件、無污染、無噪聲等優(yōu)點，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)境造成的嚴重污染和生態(tài)破壞，太陽能熱電發(fā)電的應用前景非常廣闊。為此，本文對太陽能熱電發(fā)電做了一系列的研究，主要從以下幾個方面進行了探討： 首先，從熱電基本效應出發(fā)，建立了輸出功率和發(fā)電效率的數(shù)學模型，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，分析了性能指標達到最佳時的條件。并在數(shù)學模型的基礎上，探討了結構參數(shù)對熱電裝置性能的影響規(guī)律和對結構參數(shù)進行優(yōu)化的必要性。 其次，運用ANSYS軟件建立了太陽能熱電裝置的實際模型，正確處理了實際工作狀態(tài)中的邊界條件，得出了模型輸出功率和熱電效率。為運用ANSYS優(yōu)化設計模塊進行優(yōu)化設計奠定了分析基礎。同時，將熱電裝置的有限元模型逐步簡化為多P—N結模型、單P—N結模型。然后，將單P—N結模型的

3、解與理論計算的解析解進行對比，驗證了ANSYS計算結果的準確性；將多P—N結模型的解與熱電裝置的有限元模型計算的結果、單P—N結模型的解與多P—N結模型的解分別進行了對比，檢驗了模型簡化的合理性。 最后，運用ANSYS優(yōu)化設計模塊對太陽能熱電裝置的結構參數(shù)進行優(yōu)化設計，得出了定P—N寬度，不同聚光比條件下最優(yōu)的P—N結電偶臂長度。并分析了不同聚光比和不同寬度條件下，最優(yōu)的P—N結電偶臂長度及對應的熱電效率和輸出功率的變化規(guī)律。為