热电元侧棱设计对热电器件性能影响

热电发电器件(thermoelectric generators, TEGs) 具有体积小、质量轻、无传动部件、无污染、可靠性高等优点。然而, 目前TEGs 的输出功率仍然较低。利用有限元方法研究了不同侧棱设计热电元对TEGs 的输出功率和转换效率的影响。并进一步研究不同侧棱设计的台状和倒台状热电元对TEGs 输出功率和转换效率的影响。结果表明, 柱状热电元的热电器件的输出功率高于梯台状热电元热电器件的输出功率, 但其转换效率却低于后者, 这是因为热量在梯台状热电元内部进行横向传导, 导致热量损失。热电元棱数增加后, 热电器件的输出功率有所提高, 这是因为热电元的棱数增加会降低热量横向传导所引起的损失。而这棱数增加提升热电器件输出功率的现象在热电元下上底面积差异较大时更明显。     

回热式热机的最佳效率与功率间的关系

首次给出不可逆回热式热机循环模型，导出其最佳效率与输出功率间的关系，指出在最大功率输出时的效率极限，并与不可逆卡诺热机循环模型作了比较。     

DM制丁类放大器的工作效率与转换效率

分析了DM制丁类放大器的工作效率、输出功率和转换效率,并讨论了提高其输出功率和转换效率的方法．得到如下结论：①CDA双管输出功率为单管的4倍;②CDA双管输出电路工作效率可大于90％、最大的转换效率可达55．2％;③提高CDA双管输出电路电源电压可以提高其工作效率,增大音频信号输出功率,增大开关管能给出的最大输出功率．     

MFC俘能器振动发电模型及负载特性研究

传统压电俘能器陶瓷层易碎,无法满足低功耗无线传感网络节点长时间供电要求。现采用柔韧性更好,使用寿命更长的压电纤维复合材料MFC作为压电俘能器。参照压电陶瓷振子的振动发电模型,建立了悬臂梁式MFC俘能器的振动发电模型,得出影响输出功率以及能量转换效率的各种因素,研究MFC的输出功率、能量转换效率与负载之间的关系。负载特性实验表明,该模型理论值和实验值虽存在一定误差,但能够较为准确揭示MFC输出功率、能量转换效率与负载之间的变化规律。     

开关变换器跨周期调制方法研究

针对脉冲宽度调制（PWM）变换器在轻负载的情况下电源效率变低的问题,利用一种新型的控制方法——跨周期调制对其进行了重点分析和研究,通过改变DC-DC转换器的有效频率对输出功率进行调节,使得调制度与输出功率成线性关系,实现了转化器的效率与负载无关。采用PSPICE仿真软件进行仿真,验证了方法的正确性和有效性。     

基于沿海风力发电场风机输出功率预测的分类算法对比

介绍了风力发电场风机输出功率预测的相关背景和研究意义,应用数据挖掘中的经典M5P算法和改进的M5P分类算法对风力发电机输出功率预测进行归纳、对比和分析．首先,对原始数据进行预处理,去除无效数据,以提高实验精确度和效率;然后,采用上述两种算法进行数据处理;最后,验证了改进的MSP算法对风机输出功率预测的高效性和准确性．     

复指数传热规律下不可逆热声发动机火用效率分析

分析热声发动机的循环过程,导出复指数传热规律下不可逆热声发动机的输出功率与温比、火用效率与温比的表达式,寻求了不可逆程度因子及热漏率对输出功率和火用效率的影响。结果表明:不可逆程度因子和复指数的虚部对发动机的输出功率影响较大,而火用效率虽然既受到不可逆程度因子的影响也受到热漏率的影响,但复指数虚部的取值变化对火用效率无关。     

基于ZEMAX的多光束半导体激光器光纤耦合设计

基于ZEMAX模拟了一组多光束半导体激光器的光纤耦合模块,采用14支波长为808 nm的输出功率为60 W的线列阵激光二极管作为耦合光源,采用偏振技术实现多光路的合束,最终耦合进入芯径400μm,NA为0.22的光纤中,最终输出功率超800 W,耦合效率达97%,实现了高效耦合,并对光纤对接过程中的耦合效率进行了分析。     

太阳能温差发电系统的性能

建立太阳能温差发电系统的数学模型,利用温差发电技术将太阳能直接转化为电能.考虑冷却系统的功耗,分析聚焦倍率以及冷却水流量对太阳能温差发电系统的净输出功率与净发电效率的影响.结果表明,存在最优的冷却水流量及最优的聚焦倍率,使得系统发电性能最大,最大净输出功率与净发电效率分别为15.86 W和5.61%;对温差发电器热端进行必要的保温,能够提高系统的发电性能.     

准连续半导体激光器的传导冷却封装优化

为了提高准连续输出功率为×102W量级的半导体激光器的输出功率和可靠性,采用双面散热方式提高传导冷却封装的散热能力。结果表明,采用改进的封装方式后,激光器的最高输出功率由91.6 W提高到98.4W,阈值电流由15.6 A减小到15.1 A,斜率效率由1.09 W/A提高到1.16 W/A,插头效率略有增加。激光器在100 A工作电流时,有源区的温度和激光器的热阻都有所减小,说明改进的封装方式具有更好的散热性能。     

存在热漏的内燃机与斯特林联合循环的有限时间的热力学研究

在分布式电站系统的应用研究中,根据总能系统和能量梯级利用的原则,基于有限时间热力学理论,建立了考虑热阻和热漏的内可逆内燃机循环与斯特林循环联合动力装置的热力学模型,导出了以压缩比、温度比等循环参数表示的联合循环功率和效率表达式。同时由数值计算分析了热漏等循环参数对循环性能的影响,以及循环功率与效率间的关系。所得结果对联合循环动力装置性能研究具有很重要的实际指导意义,同时对联合循环有限时间热力学理论做了进一步的扩充。     

不可逆谐振子系统布雷顿热机循环性能优化

建立了一种不可逆谐振子系统布雷顿热机循环模型.基于量子主方程和半群方法,分析了不可逆谐振子系统布雷顿热机循环的时间演化公式.推导出循环在两等频率过程的时间、输出功、效率和功率的一般表达式,并获得了效率和功率与低等频率过程时间之间的关系曲线.通过数值解,对谐振子系统布雷顿热机循环的性能参数进行了优化分析.     

广义不可逆Miller热机循环的性能优化

建立了考虑工质变温热容、热漏、有限时间传热、摩擦损失、非等熵绝热压缩和非等熵绝热膨胀过程的空气标准的不可逆Miller热机循环模型.应用有限时间热力学理论导出了该模型下的输出功率和效率的解析表达式.通过数值计算,得出了输出功率与效率之间的关系,并作图来反映它们的变化情况.讨论了热漏损失、摩擦损失、内不可逆性和工质变温热容对该热机各种性能参数的影响,同时给出了一些重要参数的优化范围.所得结果对实际Miller热机的优化设计提供了理论依据.     

气体斯特林热机循环的生态学优化研究

本文应用了一种回热式不可逆气体斯特林热力学循环热机模型,它不仅考虑了热传导引起的不可逆性,一也考虑了回热损失引起的不可逆性．并运用生态学优化准则,来优化此气体热机的性能,使其达到最佳运行模式．获得了在最大生态学函数条件下的最佳效率、输出功率和熵产生,并与在最大输出功率条件下的结果进行比较．这里所讨论获得的结果对气体斯特林热机的优化设计和合理利用能源都将有理论上的指导意义．     

Optimal performance regions of an irreversible energy selective electron heat engine with double resonances

A theoretical model for irreversible double resonance ESE(energy selective electron) device with phonon induced bypass heat leakage which is operating as heat engine system is proposed. The thermodynamic performance is optimized and the impacts of heat leakage and structure parameters of the electron system on its performance are discussed in detail by using FTT(finite time thermodynamics). Moreover, performances of the ESE system with multiple optimization objective functions, including power output, thermal efficiency, ecological function and efficient power, are explored by numerical examples. New optimal performance regions and the selection plans of optimization objective functions of the ESE system are obtained. It reveals that the characteristic of power versus efficiency behave as loop-shaped curves in spite of the heat leakage which will always decrease the efficiency of the electron engine. By properly choosing the design parameters, the ESE engine can be designed to operate at optimal conditions according to different design purpose. The preferred design area should be located between the optimal effective power condition and the optimal ecological function condition.     

Optimization and Evaluation of a Vehicular Exhaust Heat Recovery System

Exhaust waste heat recovery system based on organic Rankine cycle (ORC) has been considered as an effective method to achieve energy conservation and emissions reduction of engine. The performance of adiesel engine with an on-board ORC exhaust heat recovery system was evaluated through simulations in this study. The combined system was optimized through controlling the exhaust gas mass flow rate entering the ORC system. The models of the engine with ORC system were developed in GT-suite and Simulink environment. The validation results showed high accuracy of the models. The performance of the system recovering heat from different exhaust gas mass flow rates was evaluated. The comparative analysis of the performance between the optimized and un-optimized system was also presented. The results indicated that the exhaust gas mass flow rate had significant effects on the system performance. Integration with the on-board ORC system could effectively improve the engine power performance.The power output of the engine-ORC combined system with optimization had further improvement, and the maximum improvement could reach up to 1 16.kW.     

变径管对双级行波热声发动机的性能影响研究

在双级行波热声发动机的谐振管中加入变径管,并利用deltaEC(Design Environment for Low-amplitudeThermoAcoustic Energy Conversion)对其进行数值模拟分析,探究变径管在2个热声热机单元中无负载及外接负载时,对换热器间温差和回热器声功输出性能的影响.通过...     

不可逆卡诺热机的性能界限

用有限时间热力学方法分析不可逆卡诺热机循环性能,考虑工质与高、低温热源间换热器的热阻损失和循环工质内部的不可逆损失,以循环周期为优化函数,导出不可逆卡诺热机最短循环周期与冷热源熵变化量的关系并得到了热力学第二定律的类比表达武,获得了最佳效率,热源熵变化量和循环周期的优化关系,由此对不可逆卡诺热机的效率、输出功率、冷热源熵变化率和工质在两个等温过程中的温度等参数作了较详细的讨论,所得结论可为不可逆卡诺热机的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径.     

不可逆卡诺热机的性能界限

用有限时间热力学方法分析不可逆卡诺热机循环性能，考虑工质与高、低温热源问换热器的热阻损失和循环工质内部的不可逆损失，以循环周期为优化函数，导出不可逆卡诺热机最短循环周期与冷热源熵变化量的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳效率，热源熵变化量和循环周期的优化关系，由此对不可逆卡诺热机的效率、输出功率、冷热源熵变化率和工质在两个等温过程中的温度等参数作了较详细的讨论，所得结论可为不可逆卡诺热机的优化设计和最佳工况选择提供新的理论途径。     

基于双有机朗肯循环的柴油机余热回收系统性能分析

为了有效回收柴油机的尾气、冷却介质和进气中冷的能量,针对一台六缸柴油机,设计了一套双有机朗肯循环系统,结合Aspen plus软件对该系统进行建模,研究双有机朗肯循环系统的运行性能,分析柴油机燃油经济性.经研究发现,加装双有机朗肯循环系统可有效改善原柴油机的热力学性能和经济性能.在设定的柴油机工况下(转速2 000 r/min、转矩1 313 N·m),双有机朗肯循环系统的总净输出功率最高可达43.65 k W,柴油机-双有机朗肯循环联合系统的有效燃油消耗率和热效率分别可达191.24 g/(k W·h)和37.57%,相比于原柴油机可分别改善13.69%和15.86%.