汽车尾气蓄热式温差发电器的数值模拟研究

《汽车尾气蓄热式温差发电器的数值模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文汽车尾气蓄热式温差发电器的数值模拟研究NumericalSimulationStudyonAutomotiveExhaustRegenerativeTEG学科专业：动力工程研究生：杨玉荣指导教师：戴传山教授企业教师：郭新川高级工程师天津大学机械工程学院2017年12月摘要随着汽车工业的快速发展，车辆耗能与日俱增。然而，受当前发动机技术限制，燃料的能量利用率低，余热损失严重，带来了巨大的能源浪费。温差发电技术作为一种新能源技术，它将热能直接转化为电能，为余热回收提供了良好的途径。为了提高汽车燃料的能量利用率，很多企业和科研单位展开了利用温差发电器回收汽车尾气余热的研究。

2、但是，以内燃机为动力的汽车排气余热具有高度的瞬变特性，而温差发电模块具有最佳工作温度，实际工作温度的不断波动易使模块发生疲劳损坏，且输出电能品质低；工作温度过高时将导致模块失效。为了降低汽车尾气工况对温差发电模块工作温度的直接影响，提高温差发电器(TEG)的工作性能，本文利用相变材料的蓄热特性，设计了一种蓄热式温差发电器，并在变尾气温度条件下，使用FLUENT进行数值模拟，分析其工作性能。在此基础上，对普通蓄热式温差发电器做了改进，在蓄热器内填充泡沫金属强化传热效果，模拟分析其工作性能。结果表明，一个周期内：(1)常规温差发电器模块热端平均温度波动幅度高达147.7K；普通蓄热式温差发电

3、器模块热端平均温度波动幅度降为18~20K；蓄热器内填充泡沫金属后，模块热端平均温度波动幅度降为7~11K。(2)常规温差发电器输出电压（功率）波动幅度高达3.69V（1.0W）；普通蓄热式温差发电器输出电压（功率）波动幅度降为0.4~0.5V（0.16~0.19W）；蓄热器内填充泡沫金属后，输出电压（功率）波动幅度降为0.08~0.18V（0.03~0.07W）。(3)当尾气温度骤减时，常规温差发电器出现模块热端平均温度小于模块冷端平均温度的现象；蓄热式温差发电器模块热端平均温度始终大于模块冷端平均温度。关键词：温差发电，非稳定热源，蓄热器，泡沫金属，FLUENTIABSTRACTWi

4、ththerapiddevelopmentoftheautomobileindustry,theenergyconsumptionofautomobileshasbeenincreasingdaybyday.However,duetocurrentenginetechnologylimitations,thefuelhaslowenergyutilization,resultinginseriousheatlossandhugewasteofenergy.Asanewtypeofenergytechnology,thermoelectrictechnologycandirectlycon

5、vertheatenergyintoelectricity,whichprovidesagoodwayforwasteheatrecovery.Inordertoimprovetheenergyefficiencyofautomotivefuels,manyenterprisesandresearchinstitutesstartedtousethethermoelectricgeneratortorecovertheautomobileexhaustheat.However,exhaustheatoftheinternalcombustionenginepoweredvehicleha

6、sahighdegreeoftransientcharacteristics,whilethethermoelectricmoduleneedsanoptimumworkingtemperature.Constantfluctuationsintheactualtemperatureofthemoduleareeasytomakeitfatiguedamage,andresultinlowoutputpowerquality.Whatismore,excessiveoperatingtemperaturewillcausethemoduletofail.Therefore,itisnec

7、essarytoreducethedirectinfluenceofthevehicleexhaustconditionsontheworkingtemperatureofthethermoelectricmoduleandimprovetheworkingperformanceofthethermoelectricgenerator(TEG).Inthispaper,akindofregenerativethermoelectri