汽车尾气余热温差发电系统仿真与设计

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1、抛未交戤挚万方数据硕士专业学位论文汽车尾气余热温差发电系统仿真与设计SimulationandDesignonAutomobileExhaustHeatPowerGenerationSystem作者：徐刚导师：郭林福北京交通大学2014年6月万方数据学校代码：10004北京交通大学硕士专业学位论文汽车尾气余热温差发电系统仿真与设计密级：公开SimulationandDesignonAutomobileExhaustHeatPowerGenerationSystem作者姓名：徐刚导师姓名：郭林福学号：12125811职称：副教授工程硕士工程领域：机

2、械工程学位级别：硕士北京交通大学2014年6月万方数据致谢本论文的工作是在导师郭林福副教授的悉心指导下完成。郭老师渊博的学识、严谨的治学态度和忘我的工作精神深深影响着我，使我终身受益!导师从论文的选题、文献的整理、电路的调试到最后论文的定稿，都倾注了大量的心血，在此衷心感谢郭林福老师对我的关心和指导!同时感谢靳彪师兄在电路调试方面给予我的帮助，赵万枫师兄在Fluent仿真方面的帮助。在此表示万分的感谢!二年的研究生生活转I艮1P逝，期间潘青贵、王晓阳、李明亮等同学在我的论文写作以及生活中给予的热情帮助，在此向他们表达我深深的谢意。另外也感谢我的父

3、母，他们的关心和支持使我能够在学校专心完成我的学业!万方数据摘要目前，我国成为了世界上最大的汽车生产国和消费国，但是也带来一系列的能源和环境问题。如何节省燃油的消耗以及降低污染和排放成为汽车行业发展的关键问题。在上世纪70年代兴起的汽车尾气余热温差发电系统正成为各大高校和车企的研究热点，它是一种能够将汽车尾气中携带的热能转换为电能的装置，可以提高燃油的利用率，具有较强的应用前景和广阔的市场空间。本文在整理了国内外相关研究之后，段存在输出功率小和结构不紧凑的不足，针对汽车尾气余热温差发电系统在现阶研究在多场耦合条件下温差发电模块输出功率和转换效率的

4、影响因素，以及尾气与集热器的换热过程，为提高集热器表面温度和改善集热器表面温度的分布提供了实现途径。在此基础上，对温差发电系统总体结构进行了设计，包括集热器、冷水水箱、夹紧装置等。利用ANSYS的DesignModel建立了温差电单元仿真模型，考虑了接触效应的影响，对温差电单元进行了热电耦合仿真分析，研究了温差电单元半导体变物性参数、接触热导率、接触电阻率、负载电阻、横截面边长、臂长对温差电单元输出效率及热电转换效率的影响。在对温差电单元仿真的基础上建立了温差发电模块仿真模型，该模块内部封装49个温差电单元，输出功率18．66W，转换效率5．2％

5、。利用ANSYS软件的DesignModle建立了温差发电系统的几何模型，通过确定边界条件，利用Fluent软件对温差发电系统进行了数值模拟，并比较了旁通阀门开闭对系统温度场、压力场和流场的影响。利用稳压芯片XL4016设计了输入在8V至40V内输出可调的降压稳压电路，利用充电芯片UC3906设计了基于12V／7AH铅酸蓄电池的充电电路，利用芯片STCl2C5A60S2设计了温度控制电路，根据设置的温度上限、下限控制旁通阀门的开闭。关键词：温差发电系统；温差电单元；集热器；稳压电路；充电电路；温度控制电路万方数据ABSTRACTABSTRACTA

6、tpresent,ourcountrybecomestheworld’Slargestcar-producingcountryandconsumingcountry，butatthesabletimethevehiclealsobringsaseriesofenergyandenvironmentalproblems．Howtorealizetheenergy—savingandemission-reductionhasbecomeakeyproblemoftheautomobileindustry．Emergedinthe1970s，autom

7、obileexhaustthermoelectricpowergeneratingsystemisbecomingthehotspotofthemajorCarfirmsandresearchinstitutions．Thermoeleclricgeneratingsystemcanconvertthethermalenergywhichcontaininautomobileexhaustgastoelectricalenergy，itcaneffectivelyimprovetheutilizationoffuelrate，withastron

8、gapplicationprospectandabroadmarketspace．Inthisarticle，onthebasisofr