项目名称: 纳米复合热电材料温差发电过程热-电传输的微观机理研究

项目编号: No.51306040

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 王长宏

作者单位: 广东工业大学

项目金额: 25万元

中文摘要: 针对温差发电技术的应用及热电材料传热、导电过程微观机理的研究现状,建立复合热电材料的导热系数计算模型,扩展多维纳米结构中瞬时声子传输模拟方法,对纳米复合材料的热-电传输性能进行研究。分析纳米结构尺寸效应和纳米区域热源对区域内温度和热流分布的影响,得出沿纳米结构的横向和纵向的导热系数。建立重点体现纳米尺寸效应的BTE声子传输方程,研究周期性的多维纳米复合材料中的热-电传输现象。运用其确定性解和MonteCarlo模拟方法研究尺、维度效应和不同边界条件对复合热电材料导热系数的影响。探讨通过利用表面膜把高能量耦合到电子中使热电材料中的电子和声子之间产生非平衡的可能性。从解决热电材料导电率升高和导热系数下降相互制约的矛盾着手,实现声子和电子传输途径的有效控制,以提高热电材料的优值系数(ZT)。

中文关键词: 温差发电;传热特性;热电传输;数值模拟;参数优化

英文摘要: Based on the research background of the thermoelectric power generation technology and its application, a thermal conductivity coefficient calculation model of nanocomposite thermoelectric materials has been created according to research progress of the microscopic mechanism of heat transfer, conductive process of thermoelectric materials.The electric-heat transfer performances of nanocomposites have been investigated by expanding the simulation methods of in multidimensional nano-structure in this research. The effects of nanometer scale effect and regional heat source on temperature and heat flux distribution in the region have been investigated.The horizontal and vertical thermal conductivity of composite thermoelectric materials with nanometer scale may be calculated by use of the effective thermal conductivity model.The new Boltzmann equation for phonon and electron transport in nanocomposites has been used to analyze the heat - electricity transmission phenomenon and thermoelectric properties of periodic multidimensional nanocomposite materials.Monte Carlo simulation method and deterministic solutions of the equation have been used to predict the effects of scale effect, dimension effect and different boundary conditions on the thermal conductivity of the composite thermoelectric materials.A type of method

英文关键词: Thermoelectric generation;Heat transfer characteristics;Thermoelectric transmission;Numerical simulation;Parameter optimization

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