液化天然氣（LNG）汽車?yán)淠芎臀矚庥酂岬臏夭畎l(fā)電系統(tǒng)研究

【摘要】：近年來,我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)取得了飛速地發(fā)展，汽車已然成為人們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚慕煌üぞ?，隨著汽車保有量的增加，導(dǎo)致燃料的需求不斷增加，同時(shí)汽車排放對(duì)環(huán)境造成的污染也不容忽視。為應(yīng)對(duì)這一系列問題,各國(guó)政府不斷完善限制機(jī)動(dòng)車對(duì)環(huán)境污染的法律法規(guī),各種汽車先進(jìn)技術(shù)的研究單位也投資大量資金和科研力量進(jìn)行新型能量轉(zhuǎn)換裝置的開發(fā)。 利用汽車廢熱進(jìn)行溫差發(fā)電的系統(tǒng)成為各大企業(yè)、高校及其研究機(jī)構(gòu)的關(guān)注熱點(diǎn)，該裝置可以將汽車排放的尾氣中的廢熱轉(zhuǎn)換為電能,有效地解決了內(nèi)燃機(jī)對(duì)燃料燃燒能量的利用率低的問題，從另一個(gè)角度可以視為提高了汽車的燃油利用率,而且進(jìn)氣溫度的升高可以減少部分有害排氣的排放量,具有很好的應(yīng)用前景和重要的社會(huì)價(jià)值。 本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外LNG汽車方面研究分析的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)液化天然氣（LNG）汽車作為一種新能源汽車受到各國(guó)政府的大力推廣，但目前利用汽車尾氣廢熱的溫差發(fā)電系統(tǒng)存在的輸出功率小、轉(zhuǎn)換效率低等缺點(diǎn),而LNG汽車自身具備的低溫冷源為提高溫差發(fā)電裝置的輸出功率提供了良好的條件，但需要對(duì)溫差發(fā)電裝置在LNG汽車上的應(yīng)用可靠性及性能進(jìn)行分析，首先對(duì)裝置中與廢熱回收利用率緊密相關(guān)的換熱器進(jìn)行流-固耦合分析,仿真能夠通過多種方式來改善溫差發(fā)電模塊安裝表面的溫度分布情況，分析其對(duì)傳統(tǒng)排氣系統(tǒng)的影響，為增大溫差發(fā)電模塊冷熱端的溫差提供有效途徑。以對(duì)流體力學(xué)的學(xué)習(xí)為前提,利用UG建立了三種不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)的尾氣溫差發(fā)電裝置換熱器三維模型,運(yùn)用ANSYS Fluent有限元分析軟件進(jìn)行多物理場(chǎng)的耦合分析,據(jù)此分析汽車尾氣溫差發(fā)電裝置換熱器通道內(nèi)的高溫氣體流動(dòng)與傳熱過程。通過分析相關(guān)機(jī)構(gòu)的研究方法，獲得對(duì)應(yīng)的有限元模型和邊界條件,經(jīng)過軟件計(jì)算收斂后得到了三種換熱器溫度、壓力和流場(chǎng)仿真結(jié)果,對(duì)比光滑表面、“一”字肋片和“人”字肋片三種換熱器通道仿真結(jié)果，分析得到三者中最優(yōu)的換熱器結(jié)構(gòu)，得到其溫差發(fā)電模塊安裝表面的溫度分布云圖，確定合理的模塊安裝方式，為后續(xù)的仿真計(jì)算提供了基礎(chǔ)條件，并考慮接觸熱阻對(duì)模塊端面溫度的影響，從接觸熱阻影響因素著手對(duì)接觸傳熱進(jìn)行優(yōu)化。 另外，本文對(duì)該汽車尾氣溫差發(fā)電裝置進(jìn)行熱-固和熱-電耦合分析,加載換熱器熱-流耦合分析得到的溫度載荷,分析得到了汽車尾氣溫差發(fā)電器件的應(yīng)力和應(yīng)變?cè)茍D，并與以冷卻水為冷源的溫差發(fā)電單元仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明,本文所研究的汽車尾氣溫差發(fā)電裝置滿足使用要求,可以為今后的相關(guān)研究提供參考。 【關(guān)鍵詞】：LNG汽車 溫差發(fā)電模塊 多場(chǎng)耦合 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U463.6;TM913
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 研究的背景及意義11-13
• 1.2 溫差發(fā)電材料的研究進(jìn)展13-17
• 1.2.1 溫差發(fā)電材料類型14-16
• 1.2.2 提高溫差發(fā)電材料轉(zhuǎn)換效率的方法16-17
• 1.3 溫差發(fā)電裝置的研究進(jìn)展17-21
• 1.3.1 國(guó)外研究17-19
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究19-20
• 1.3.3 主要研究單位20-21
• 1.4 本文主要研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 溫差發(fā)電裝置理論研究23-33
• 2.1 溫差發(fā)電的基本原理23-26
• 2.1.1 Seebeck 效應(yīng)23-24
• 2.1.2 Peltier（帕爾貼）效應(yīng)24-25
• 2.1.3 Thomson（湯姆遜）效應(yīng)25
• 2.1.4 溫差發(fā)電材料的優(yōu)值系數(shù)25-26
• 2.2 溫差發(fā)電的傳熱基本控制方程26-27
• 2.3 輸出功率和轉(zhuǎn)換效率表達(dá)方式27-30
• 2.3.1 輸出功率27-28
• 2.3.2 轉(zhuǎn)換效率28-30
• 2.4 輸出功率和效率的影響因子30-31
• 2.4.1 傳導(dǎo)熱對(duì)輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的影響30
• 2.4.2 湯姆遜熱對(duì)輸出功率和轉(zhuǎn)換效率的影響30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-33
• 第三章 換熱器及強(qiáng)化換熱設(shè)計(jì)方法33-41
• 3.1 液化天然氣汽車（LNGV）冷能利用方式33-35
• 3.2 換熱器的特點(diǎn)及作用35-36
• 3.3 強(qiáng)化傳熱技術(shù)36-38
• 3.3.1 強(qiáng)化傳熱技術(shù)發(fā)展與分類36-37
• 3.3.2 增加換熱面積的措施37-38
• 3.4 最小傳熱單元數(shù)設(shè)計(jì)法38
• 3.5 接觸熱阻對(duì)換熱器的影響38-39
• 3.6 本章小結(jié)39-41
• 第四章 溫差發(fā)電換熱器的流-固耦合傳熱分析41-57
• 4.1 Fluent 仿真軟件介紹41-42
• 4.2 建立流-固耦合分析模型42-44
• 4.2.1 建立平板式換熱器幾何模型42-44
• 4.2.2 劃分網(wǎng)格44
• 4.3 流-固耦合傳熱邊界條件確定44-47
• 4.3.1 控制方程44-45
• 4.3.2 流體物性參數(shù)選擇45
• 4.3.3 仿真邊界條件的確定45-47
• 4.4 流-固耦合分析47-52
• 4.4.1 熱端換熱器溫度場(chǎng)仿真結(jié)果分析47-50
• 4.4.2 換熱器流場(chǎng)仿真分析50-51
• 4.4.3 換熱器壓力場(chǎng)分析51-52
• 4.4.4 溫差發(fā)電模塊的布置方式52
• 4.5 接觸熱阻對(duì)溫差發(fā)電模塊的端部溫度影響52-55
• 4.5.1 不同 V 型槽角度對(duì)傳熱的影響53-54
• 4.5.2 不同溝槽形狀對(duì)傳熱的影響54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-57
• 第五章 溫差發(fā)電器件熱-電-固耦合分析57-71
• 5.1 ANSYS 軟件介紹57-58
• 5.2 溫差發(fā)電材料參數(shù)特性58-60
• 5.3 模塊熱-電-固耦合仿真結(jié)果分析60-65
• 5.3.1 溫差發(fā)電裝置建模及參數(shù)設(shè)置60-62
• 5.3.2 熱電器件的溫度場(chǎng)分析62-63
• 5.3.3 冷端溫度對(duì)熱電器件熱應(yīng)力的影響63-64
• 5.3.4 熱電器件熱電耦合分析64-65
• 5.4 溫差電源控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)65-69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 第六章 總結(jié)與展望71-73
• 6.1 總結(jié)71-72
• 6.2 展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)位論文79

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來了解更多相關(guān)內(nèi)容

氧化物熱電材料研究進(jìn)展    張忻;張久興;路清梅;張艷峰;劉延秦;劉旭;

溫差發(fā)電技術(shù)的研究進(jìn)展及現(xiàn)狀    趙建云;朱冬生;周澤廣;王長(zhǎng)宏;陳宏;

溫差發(fā)電的熱力過程研究及材料的塞貝克系數(shù)測(cè)定    賈磊;胡芃;陳則韶;

車用內(nèi)置式溫差發(fā)電器換熱性能的數(shù)值模擬    于廣;黃維軍;余流;張征;

發(fā)動(dòng)機(jī)溫差發(fā)電仿真系統(tǒng)研究    張征;王能歡;

溫差發(fā)電技術(shù)及其在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣余熱利用中的應(yīng)用    張征,曾美琴,司廣樹

商用軟件GAMBIT的解析和應(yīng)用    劉小平;張敏;劉晶;許彬;

冷卻液溫度對(duì)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能影響試驗(yàn)    鄧義斌;黃榮華;王兆文;程偉;

高效利用LNG冷能的途徑探析    余黎明;

汽車尾氣溫差發(fā)電裝置中熱電模塊的散熱方式研究    邢號(hào)彬;范文;王計(jì)廣;陸磊;

汽車尾氣熱電發(fā)電技術(shù)研究及應(yīng)用仿真    靳鵬

汽霧冷卻條件下轉(zhuǎn)爐爐體瞬態(tài)溫度場(chǎng)    李曉燕;林恒;

工藝因素對(duì)電渣感應(yīng)連續(xù)定向凝固過程穩(wěn)定性的影響    常國(guó)威,袁軍平,王自東,吳春京,王新華,胡漢起

鋼板強(qiáng)適應(yīng)橫向冷卻曲線    王邦文,李謀謂,趙永忠,朱起健,王峰麗

流射沸騰冷卻強(qiáng)化機(jī)理    王邦文,李謀渭,吳宗健,劉國(guó)勇,李生勇,崔乃忠,靳哲

錫青銅表面多孔管燒結(jié)的新工藝    劉阿龍,徐宏,王玉成

化學(xué)鍍非晶態(tài)Ni-Cu-P合金鍍層作為新型彈藥包裝材料的耐環(huán)境試驗(yàn)研究    傅孝忠;張勇;崔海萍;安振濤;

局域非平衡條件下微尺度超常傳熱特性及研究進(jìn)展    商福民;董偉;

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱發(fā)電研究    劉洪陽;劉萬釗;賀強(qiáng);楊曉光;趙力;

熱電材料的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用    陳東勇;應(yīng)鵬展;崔教林;毛立鼎;于磊;

Bi_2Sr_2Co_2O_y熱電陶瓷的制備及其電學(xué)性能研究    鄒平;李智東;趙昆渝;

適應(yīng)性非線性前饋控制系統(tǒng)在鋼軌熱處理中的應(yīng)用研究    吳鵬松;吳朝野;周東華;

強(qiáng)化管外降膜蒸發(fā)的機(jī)理分析    程彬;李敏霞;馬一太;

斜翅型冷凝強(qiáng)化換熱管傳熱性能的實(shí)驗(yàn)研究    張同榮;歐陽新萍;姜帆;司少娟;

Turbo-B類池沸騰雙側(cè)強(qiáng)化管傳熱性能實(shí)驗(yàn)研究    姜帆;歐陽新萍;李海珍;張同榮;

溫差發(fā)電在燃?xì)鉄崴魃系膽?yīng)用研究    吳紅霞;趙建云;漆小玲;區(qū)煜廣;劉力千;朱冬生;

強(qiáng)化沸騰傳熱表面的研究進(jìn)展    趙紅霞;韓吉田;徐永田;邵莉;王美霞;

制備Ca_3Co_4O_9材料的溶膠-凝膠法工藝研究    張麗鵬;于先進(jìn);董云會(huì);李德剛;李忠芳;

上下沖擊式速凍裝置內(nèi)靜壓箱流場(chǎng)的均勻性研究    張珍;謝晶;

EHD強(qiáng)化垂直管內(nèi)凝結(jié)換熱的可視化實(shí)驗(yàn)研究    萬金慶;李瑞陽;郁鴻凌;

翅片管式換熱器空氣側(cè)性能的數(shù)值模擬    陳瑩;高飛;高岡大造;徐林虓;李維仲;左建國(guó);

東北地區(qū)溫室生物質(zhì)能量供給系統(tǒng)及控制方式研究    王治剛

換熱器的熱力學(xué)分析與優(yōu)化設(shè)計(jì)    郭江峰

雙循環(huán)多級(jí)水幕反應(yīng)器脫硫性能研究    田立江

基于朗肯循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱回收理論與試驗(yàn)研究    馮黎明

突片激勵(lì)射流傳熱和混合特性研究    余業(yè)珍

膜吸收過程傳質(zhì)強(qiáng)化研究    李江

基于能級(jí)分析和場(chǎng)協(xié)同原理的歧化系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)研究    夏翔鳴

汽車尾氣熱電發(fā)電技術(shù)研究及應(yīng)用仿真    靳鵬

太陽能熱電—光電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)的熱力學(xué)分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化    楊天麒

管內(nèi)強(qiáng)化換熱的理論和實(shí)驗(yàn)研究    郭劍

變壓吸附管道流體動(dòng)力學(xué)特性研究    蘇超

窄扁管水—水換熱器流動(dòng)與傳熱特性研究    王剛

板式換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化及其傳熱性能研究    何光文

自支撐型高效扭曲管換熱器傳熱與流動(dòng)阻力性能研究及應(yīng)用    于洋

低溫納米熱電材料的制備和性能研究    疏敏

板殼式換熱器波紋板間流體流動(dòng)與傳熱數(shù)值模擬    趙力偉

管殼式換熱器脈沖流動(dòng)傳熱數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究    汪威

整體多層包扎式高壓容器應(yīng)力狀態(tài)研究    張羽翔

Bi系Co基氧化物熱電陶瓷及薄膜的制備與性能研究    鄒平

Na_xCoO_2體系材料的制備與摻雜研究    胡春飛

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣廢熱的溫差發(fā)電    董桂田

青藏高原上汽車發(fā)動(dòng)機(jī)余熱的利用    黃建設(shè);

發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管余熱發(fā)電研究    劉洪陽;劉萬釗;賀強(qiáng);楊曉光;趙力;

納米超晶格熱電材料的研究進(jìn)展    朱文,楊君友,崔崑,張同俊

氧化物熱電材料研究進(jìn)展    張忻;張久興;路清梅;張艷峰;劉延秦;劉旭;

熱電材料發(fā)展動(dòng)態(tài)    于軍;徐桂英;

熱電材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展    厲英;王淑蘭;張大勇;姜茂發(fā);

新型熱電材料的研究動(dòng)態(tài)    徐亞東;徐桂英;葛昌純;

熱電材料的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用    陳東勇;應(yīng)鵬展;崔教林;毛立鼎;于磊;

車用發(fā)動(dòng)機(jī)增壓系統(tǒng)的選型及計(jì)算分析    張有,顧宏中

發(fā)動(dòng)機(jī)溫度精確控制的研究    紀(jì)光霽

火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒與排放特性研究    馬志超

溫差發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和展望    湯廣發(fā);李濤;盧繼龍;

太陽能驅(qū)動(dòng)溫差發(fā)電技術(shù)    宋祺鵬;尹忠東;單任仲;薛金會(huì);

汽車尾氣溫差發(fā)電的實(shí)驗(yàn)研究    徐立珍;李彥;楊知;陳昌和;

發(fā)動(dòng)機(jī)溫差發(fā)電仿真系統(tǒng)研究    張征;王能歡;

教學(xué)型溫差發(fā)電演示儀的設(shè)計(jì)與制作    王穎;呂晶;

半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件應(yīng)用探討    吳郅俊;廖承菌;廖華;楊培志;張躍;

一種溫差發(fā)電模塊的研制及其性能測(cè)試    馬洪奎;高慶;

微燃燒溫差發(fā)電系統(tǒng)的研究進(jìn)展    張碩果;曹海亮;

淺談溫差發(fā)電的模擬實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用前景    馮平;溫亞東;石俊;鄧澤宇;

利用雪進(jìn)行溫差發(fā)電    俞佩瑤;

溫差發(fā)電在燃?xì)鉄崴魃系膽?yīng)用研究    吳紅霞;趙建云;漆小玲;區(qū)煜廣;劉力千;朱冬生;

工業(yè)余熱溫差發(fā)電系統(tǒng)的模擬實(shí)驗(yàn)    康正東;高俊嶺;張建中;陳旻;

一種半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)    陳允成;呂迎陽;林玉蘭;陳忠;

基于溫差發(fā)電的鋰電池充電裝置的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)    陳威威;張睿;王建中;

溫差發(fā)電模塊批量生產(chǎn)    林明東

溫差發(fā)電技術(shù)的發(fā)展與展望    湖北 朱亞洲 編譯

華能清能院：巧搭技術(shù)積木 儲(chǔ)備綠色潛能    本報(bào)記者 萬斯琴

白雪發(fā)電    龔暢

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣余熱溫差發(fā)電裝置熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)研究    袁曉紅

半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究及其應(yīng)用    柳長(zhǎng)昕

基于材料耦合效應(yīng)的環(huán)境能量回收及其在建筑中的應(yīng)用    張祺

LNG冷能利用與低溫半導(dǎo)體溫差發(fā)電研究    賈磊

廢熱半導(dǎo)體溫差發(fā)電技術(shù)的研究與開發(fā)    褚澤

熱水器煙氣余熱溫差發(fā)電與系統(tǒng)優(yōu)化    趙建云

車用內(nèi)置式高強(qiáng)度溫差發(fā)電系統(tǒng)研究    張騰

中高溫余熱回收半導(dǎo)體溫差發(fā)電熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究    白忠愷

半導(dǎo)體溫差發(fā)電系統(tǒng)研究及電熱式試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)    葉劍鋒

大型天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)溫差發(fā)電系統(tǒng)的研究    唐栩宸

汽車尾氣余熱溫差發(fā)電裝置模態(tài)分析    李校楊

多場(chǎng)耦合條件下汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)研究    鄢小平

汽車尾氣溫差發(fā)電裝置熱應(yīng)力分析及優(yōu)化    陳后濤

溫差發(fā)電芯片在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的實(shí)驗(yàn)研究    張鴻聲