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刘海波同学在《Energy Conversion and Management》发表论文.docx

发布日期:2018-10-24

华北电力大学工程热物理研究中心刘海波同学作为第一作者、孟境辉老师作为第二作者、王晓东教授作为通讯作者,在能源领域国际期刊Energy Conversion and Management上发表有关通过半导体腿变截面结构和分段式梯度材料组合设计来强化太阳能热电发电器(TEG)发电性能的论文,论文题目为“A new design of solar thermoelectric generator with combination of segmented materials and asymmetric legs”。


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【论文概述】

论文提出了一个新的热电发电器(TEG)设计概念,即将变截面结构和分段式梯度材料设计组合,来提高热电发电器的输出功率和转换效率。通过三维多物理场耦合模型模拟了新型组合设计的热电性能,并确定了分段材料(P1和P2)的最佳腿长比和最佳冷热端截面积比。结果表明,与传统采用单一P1或P2材料的热电发电器相比,采用最佳腿长比的分段式梯度设计能够将输出功率分别提高14.9%和16.6%;在最佳分段式梯度设计的基础上再组合非对称腿型结构,输出功率可进一步提高4.21%。此外,论文提出了一个简单的分析模型,用于预测新型组合设计中两种材料的最佳分段腿长比。当半导体腿冷端和热端的截面积比为1时,新模型可简化为现有模型。因此,新模型可认为是一个通用模型,它可以用来预测具有任意截面形状的分段式梯度设计的最佳腿长比。基于此模型,最佳腿长比需要满足:两种材料界面处的温度等于它们的ZT曲线的交点温度。模拟结果验证新模型的正确性。


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论文得到了国家杰出青年科学基金(51525602)、国家自然科学基金(51706067)和中央高校基础科研业务费重大项目(2017ZZD006)的资助。


撰稿人:刘海波