一种温差热电偶材料分段动态温差发电系统时域分析方法技术方案

本发明专利技术给出一种温差热电偶材料分段动态温差发电系统时域分析方法，首先建立基于温差热电偶材料分段的动态温差发电系统的基本物理特性的热电偏微分方程模型和边界条件，其次对系统热路和电路进行了更具体的分析，并进行时间、空间离散化处理，从能量守恒的角度建立区域内部节点和边界节点物理量的代数方程，然后从时间初始值出发，进行迭代求解，最终可得到温差热电偶材料分段的动态温差发电系统内部各处温度和电场强度的数值解。通过动态温差发电内部温度和电场强度的数值解的分析，可进一步对温差发电系统的进行更具体的分析和设计，并且结果更加精确。

Time domain analysis method for thermal dynamic differential temperature generation system of thermoelectric thermocouple material

The invention provides a thermocouple materials for thermoelectric power generation system dynamic subsection time domain analysis method, first establish the basic physical properties of dynamic thermoelectric thermoelectric power generation system of the segmented thermocouple material model of partial differential equations and boundary conditions are analyzed based on the second, more specific on the thermal path and circuit, and the time and space discretization the establishment of regional internal processing, algebraic equations and boundary nodes physical quantity from the viewpoint of energy conservation, and then starting from the time of the initial value of iterative solution, numerical result can be gotten segmented thermocouple materials dynamic thermoelectric power generation system everywhere within the temperature and electric field strength solutions. Through the analysis of numerical solution of internal temperature and electric field intensity, the further analysis and design of thermoelectric generation system can be done, and the result is more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种温差热电偶材料分段动态温差发电系统时域分析方法
本专利技术涉及半导体温差发电
，尤其涉及一种温差热电偶材料分段动态温差发电系统时域分析方法。
技术介绍
1821年德国科学家Seebeck发现，在两种不同的金属构成的闭合回路中，当两个接头存在温差时，回路将产生电流，这个现象被称为塞贝克效应。温差发电就是利用塞贝克效应，通过在热电材料两端维持一定的温差，从而产生一定的电压和电功率输出。通过研究发现，半导体材料的热电优值较大，目前人们在温差系统中应用的热电材料都是半导体材料，所以又称为半导体温差发电。随着人们对能源危机的认识，温差发电技术可以利用自然界中存在的大量的温差以及工业余热，具有良好的综合社会经济效益。同时，随着人们对空间探索兴趣，医用物理学的进展，和大规模无线传感器的应用，需要开发一类能够自身供给能量并无需照看的电源系统，显然，温差发电对这些应用极为合适。温差发电作为一种全固态能量转换方式，具有无介质泄露，无噪声，性能可靠，维护少等优点的绿色环保能源，在微型能源、低品位能源、废能源利用方面的应用价值越来越明显。因而，尽快实现温差发电技术及其应用的产业化具有重要的现实意义本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温差热电偶分段动态温差发电系统时域分析方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：步骤一，根据温差发电系统材料的基本物理特性，热力学和电学基本定律，导出由d对分b段半导体温差电偶构成的温差热电偶分段的动态温差发电系统热路和电路的数学模型：热路中各个区域的数学模型为区域I中，

【技术特征摘要】
1.一种温差热电偶分段动态温差发电系统时域分析方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：步骤一，根据温差发电系统材料的基本物理特性，热力学和电学基本定律，导出由d对分b段半导体温差电偶构成的温差热电偶分段的动态温差发电系统热路和电路的数学模型：热路中各个区域的数学模型为区域I中，区域IIu中，区域III中，电路各个区域的数学模型为：区域IIu中，区域IV中，其中，温差发电系统热路分成三个区域：区域I，区域II和区域III，区域I代表热端散热器，区域II代表d对材料分b段的半导体温差热电偶，区域III代表冷端散热器；温差发电系统中电路分成两个区域：区域II和区域IV；区域II代表d对材料分b段的半导体温差热电偶，区域IV代表负载电阻RL；其中区域II中b段不同材料分别对应区域II1，II2,…IIu，即区域IIu对应区域II中第u段材料，u＝1，2，……，b；其中，ρI和ρIII分别为区域I和III物质的密度，CvI和CvIII分别为区域I和III物质的定容比热，kI和kIII分别为区域I和III物质的热导率；其中T为温度，为温度梯度；E为电场强度；ρIIu分别为区域IIu中物质的密度，CvIIu为区域IIu中物质的定容比热，εIIu为区域IIu中物质的介电常数，J为电路中的电流密度，电流J0为t＝0时刻通过电路的电流密度，αIIu，σIIu，kIIu，分别为区域IIu中物质的总等效塞贝克系数，总等效电导率，总等效热导率；其中αIIu＝d*(αPu-αNu)，kII＝d*(kPu+kNu)；αPu，σPu，kPu，分别为区域IIu中P型半导体材料的塞贝克系数，电导率和热导率，αNu，σNu，kNu，分别为区域IIu中N型半导体材料的塞贝克系数，电导率和热导率；σIV为负载电阻的电导率；步骤二，根据实际工况条件确定温差热电偶分段的动态温差发电系统热路和电路的边界条件；热路中的边界条件为：边界A:根据热源提供能量的形式，热端等效为热流密度为q0；边界B:通过边界处的热流密度为连续的，温度为连续的；边界Pu:通过边界处的热流密度为连续的，温度为连续的；边界C:通过边界处的热流密度为连续的，温度为连续的；边界D：根据冷源端散热的形式，冷端等效为温度为Tl0；电路中的边界条件为：边界M:通过边界处的电流密度为连续的，电场强度是连续的；边界Pu:通过边界处的电流密度为连续的，电场强度为连续的；边界N:通过边界处的电流密度为连续的，电场强度是连续的；其中热路中区域I和热源的交界为边界A，区域I和区域II的交界为边界B，区域IIu和II(u+1)的交界为边界Pu；区域II和区域III的交界为边界C，区域III和冷源的交界为边界D；其中电路中区...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘楷安，李秋菊，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：河南,41