太阳能热电器件的结构优化硕士学位论文

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1、武汉理工大学硕士学位论文太阳能热电器件的结构优化姓名：徐林志申请学位级别：硕士专业：轮机工程指导教师：赵在理20090601武汉理工大学硕士学位论文摘要太阳能热电发电器件是基于塞贝克效应的一种可以将热能直接转换成电能的装置，它具有可靠性高、无运动部件、无污染、无噪声等优点，．是绿色环保的发电方式。为满足人类社会可持续发展对能源的需要，防止和减轻大量燃用化石能源对环境造成的严重污染和生态破坏，太阳能热电发电的应用前景非常广阔。为此，本文对太阳能热电发电做了一系列的研究，主要从以下几个方面进行了探讨：首先，从热电基本效应出发，建立了输出功率和发电效率的数学模型，并将输出功率和发电效率作为太阳能

2、热电发电器件的优化目标，分析了性能指标达到最佳时的条件。并在数学模型的基础上，探讨了结构参数对热电装置性能的影响规律和对结构参数进行优化的必要性。其次，运用ANSYS软件建立了太阳能热电装置的实际模型，J下确处理了实际工作状态中的边界条件，得出了模型输出功率和热电效率。为运用ANSYS优化设计模块进行优化设计奠定了分析基础。同时，将热电装置的有限元模型逐步简化为多P．N结模型、单P-N结模型。然后，将单P．N结模型的解与理论计算的解析解进行对比，验证了ANSYS计算结果的准确性；将多P-N结模型的解与热电装置的有限元模型计算的结果、单P．N结模型的解与多P．N结模型的解分别进行了对比，检验

3、了模型简化的合理性。最后，运用ANSYS优化设计模块对太阳能热电装置的结构参数进行优化设计，得出了定P-N宽度，不同聚光比条件下最优的P．N结电偶臂长度。并分析了不同聚光比和不同宽度条件下，最优的P-N结电偶臂长度及对应的热电效率和输出功率的变化规律。为热电器件结构参数设计，提供了精确的计算方法。本文主要运用ANSYS结构优化模块对太阳能热电装置结构参数进行了仿真优化，其分析结果对装置的设计制造具有一定的指导意义。关键词：太阳能；热电效率：数学模型：结构优化·本论文研究得到国家高技术发展研究计划项目“太阳能热电一光电复合发电关键技术与分布式IIl站，Jj范系统”(No．2007从05244

4、4)的资助。武汉理工大学硕士学位论文AbstractSolarthermalpowergenerationdeviceistheinstallationwhichisbasedontheSeebeckeffectandCallconvertheatintoelectricalenergydirectly,withtheadvantagesofhighreliability,nomovingparts，nopollution,nonoise，etc．，itisappliedwidelyforgreenpowergeneration．Theappliedprospectofsolartherm

5、alpowergenerationisextraordinarilybroadinordertomeettheneedsofsustainabledevelopmentofhumansocietyforenergy,preventandmitigateseriouspollutionandecologicaldamagewhichiscausedbyalargenumberofburningfossilfuelstoenvironment．Tothisend，aseriesofstudiesonthesolarthermalpowergenerationhasbeendoneinthist

6、hesis，inwhichfollowingaspectsaremainlydiscussed：Firstofall，theoutputpowerandmathematicalmodelofpowergenerationefficiencyaleestablishedaccordingtothebasiceffectsofthermoelectric，outputpowerandpowergenerationefficiencyaleconsideredastheoptimalgoalofsolarthermalpowergenerationdevices，andtheconditions

7、whenindexesofperformanceachieveoptimumnumbersareanalyzed．Onthisbasis，theaccuratemodelofasolarthermaldeviceisestablished,theinfluenceofpairnumbersofP-Nonthegenerationefficiencyandoutputpowerofdevicessolarthermalde