飞行器热电材料及热电效应的分析
发布时间：2021-12-23 23:31
热电材料是一种能将热能和电能相互转换的功能材料,在能源领域具有广阔应用前景。本文以飞行器在飞行过程中产生的气动热为研究背景,通过热电转换技术将气动热加以利用,一方面可以将热量快速转移,防止其对飞行器结构造成的损害,另一方面可以飞行器长时间的飞行提供了电能保障。本文利用热电效应的基本理论将热物理场与电物理场进行耦合,推导了热电转换输出功率、转换效率表达式,并根据有限元法对热电耦合的稳态和瞬态控制方程进行推导。根据飞行马赫数为3时,所确定的热电材料的工作温度,选择了方钴矿作为模拟中的热电材料,之后通过温差发电片的稳态和瞬态模拟计算去输出电压、输出功率以及能量转换效率,并提出了复合相变储能材料-热电器件结构,该结构可以在温差发电片两端形成恒定温度差,使得温差发电片可以输出稳定的电压。对复合相变储能材料-热电器件结构进行实验验证,并通过实验得到了装配压力、负载电阻和回路电流对输出电压、输出功率和转换效率的关系。为后续模拟得到负载参数,通过模拟研究了不同温度差、相同温度差不同温度区间对温差发电片的输出电压、输出功率以及转换效率的影响。飞行马赫数为3时使得飞行器舱内与舱外之间存在较大的温度差,但是...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Bi2Te3晶胞结构
备了纳米 BiSbTe 块体材料，在 75℃和 100℃的温 Al2O3纳米颗粒添加与 P 型 Bi0.4Sb1.6Te3中，形成了和 3%时，分别在 373 和 398K 时达到了最大热电优通过引入银纳米颗粒(AgNPs)构建具有分层两相异 Bi2Te3基体的热电性能，均匀分散的 AgNPs 不仅引入纳米级析出物，与 Bi2Te3基体形成新的界面，度平均自由路径声子的强烈散射，从而显著降低了热系数(PDF)，提高了分层两相异质结构纳米银分gNPs 含量达到 2.0 vol%时，从分层异质结构中得到矿（skurrerudite）热电材料rrerudite）热电材料由于其热电优值较高，机械性能一种热电材料。
图 1.3 效率对比图了有限元方法分析了 Bi2Te3- ErAs:(InGaAs)1 模拟他们计算了在 650K 时 16*16Bi2Te3- ErA模型可以获得接近 7W 的输出功率。如图 1.4图 1.4 实验与模拟对比图
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器气动热利用方法研究[J]. 石佳,张兴娟,李芳勇,杨春信. 战术导弹技术. 2015(01)
[2]泡沫复合相变材料储放热过程的实验数值模拟研究[J]. 盛强,邢玉明. 功能材料. 2013(15)
[3]新型热电材料的研究进展[J]. 李翔,周园,任秀峰,年洪恩,王宏宾. 电源技术. 2012(01)
[4]稳态平板法测导热系数精度的研究[J]. 王旭东,蒋美萍. 大学物理实验. 2011(05)
[5]稳态平板法测量导热系数的若干影响因素分析[J]. 孟祥睿,陈晓娟,张如波,魏新利. 大学物理. 2008(12)
[6]高超声速飞行器热防护材料与结构的研究进展[J]. 杨亚政,杨嘉陵,方岱宁. 应用数学和力学. 2008(01)
[7]可重复使用航天器金属热防护系统的结构优化进展[J]. 刘双,张博明,解维华. 航天制造技术. 2007(03)
[8]相变贮热材料及其在太空中的应用[J]. 钟学明,肖金辉,姜亚龙,李才生. 江西科学. 2004(05)
博士论文
[1]太阳能热电—光电复合发电系统的热力学分析与结构优化[D]. 杨天麒.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]石墨泡沫炭封装低温相变材料的工艺与热分析研究[D]. 宋庆飞.哈尔滨工程大学 2016
[2]集成热电转换功能的新型热防护系统设计与分析[D]. 党晓雪.哈尔滨工业大学 2015
[3]石墨泡沫炭浸渗高温相变复合储能材料的设计与分析[D]. 李亮星.哈尔滨工程大学 2014
[4]石墨泡沫炭浸渗相变储能材料的制备与分析[D]. 潘殿坤.哈尔滨工程大学 2013
[5]石蜡与赤藻糖醇填充石墨化泡沫炭复合储能材料的研究[D]. 骆峰生.哈尔滨工业大学 2011
[6]太阳能热电—光电复合发电系统的发电功率与效率模型[D]. 张宁.武汉理工大学 2007
本文编号：3549394
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Bi2Te3晶胞结构
备了纳米 BiSbTe 块体材料，在 75℃和 100℃的温 Al2O3纳米颗粒添加与 P 型 Bi0.4Sb1.6Te3中，形成了和 3%时，分别在 373 和 398K 时达到了最大热电优通过引入银纳米颗粒(AgNPs)构建具有分层两相异 Bi2Te3基体的热电性能，均匀分散的 AgNPs 不仅引入纳米级析出物，与 Bi2Te3基体形成新的界面，度平均自由路径声子的强烈散射，从而显著降低了热系数(PDF)，提高了分层两相异质结构纳米银分gNPs 含量达到 2.0 vol%时，从分层异质结构中得到矿（skurrerudite）热电材料rrerudite）热电材料由于其热电优值较高，机械性能一种热电材料。
图 1.3 效率对比图了有限元方法分析了 Bi2Te3- ErAs:(InGaAs)1 模拟他们计算了在 650K 时 16*16Bi2Te3- ErA模型可以获得接近 7W 的输出功率。如图 1.4图 1.4 实验与模拟对比图
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速飞行器气动热利用方法研究[J]. 石佳,张兴娟,李芳勇,杨春信. 战术导弹技术. 2015(01)
[2]泡沫复合相变材料储放热过程的实验数值模拟研究[J]. 盛强,邢玉明. 功能材料. 2013(15)
[3]新型热电材料的研究进展[J]. 李翔,周园,任秀峰,年洪恩,王宏宾. 电源技术. 2012(01)
[4]稳态平板法测导热系数精度的研究[J]. 王旭东,蒋美萍. 大学物理实验. 2011(05)
[5]稳态平板法测量导热系数的若干影响因素分析[J]. 孟祥睿,陈晓娟,张如波,魏新利. 大学物理. 2008(12)
[6]高超声速飞行器热防护材料与结构的研究进展[J]. 杨亚政,杨嘉陵,方岱宁. 应用数学和力学. 2008(01)
[7]可重复使用航天器金属热防护系统的结构优化进展[J]. 刘双,张博明,解维华. 航天制造技术. 2007(03)
[8]相变贮热材料及其在太空中的应用[J]. 钟学明,肖金辉,姜亚龙,李才生. 江西科学. 2004(05)
博士论文
[1]太阳能热电—光电复合发电系统的热力学分析与结构优化[D]. 杨天麒.武汉理工大学 2011
硕士论文
[1]石墨泡沫炭封装低温相变材料的工艺与热分析研究[D]. 宋庆飞.哈尔滨工程大学 2016
[2]集成热电转换功能的新型热防护系统设计与分析[D]. 党晓雪.哈尔滨工业大学 2015
[3]石墨泡沫炭浸渗高温相变复合储能材料的设计与分析[D]. 李亮星.哈尔滨工程大学 2014
[4]石墨泡沫炭浸渗相变储能材料的制备与分析[D]. 潘殿坤.哈尔滨工程大学 2013
[5]石蜡与赤藻糖醇填充石墨化泡沫炭复合储能材料的研究[D]. 骆峰生.哈尔滨工业大学 2011
[6]太阳能热电—光电复合发电系统的发电功率与效率模型[D]. 张宁.武汉理工大学 2007
本文编号：3549394
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