优化温差电源设计：热电耦合数值分析与工作特性研究

本文主要探讨了温差电源的工作特性，特别是在数值分析上的深入研究。作者任德鹏、任保国和陈媛媛来自北京空间飞行器总体设计部和中国电子科技集团公司第十八研究所，他们针对热电材料的塞贝克效应（Thermoelectric Seebeck effect）和电流的珀耳帖效应（Peltier effect）进行了理论建模，这两个效应是温差电源能量转换的核心机制。 论文首先构建了一个基于平板型温差电源的一维计算模型，这个模型结合了传热方程，旨在模拟温差电源在实际应用中的热电耦合过程。研究者关注了两种不同的工作边界条件：热端壁温固定和热端热流固定。在热端壁温固定的条件下，研究发现增加电源内部电单体的数量可以提升最大输出功率，这是因为更高的温差有利于热电能的有效转化。然而，在热端热流固定的条件下，这一规律反转，可能是因为热流控制会影响电源内部的温度分布和工作效率。 数值分析揭示了温差电源内部结构对工作特性的重要影响，特别是冷端换热边界条件。不同的冷端处理方式会直接影响电源的冷却效率和最终的性能指标。这些发现对于理解和优化温差电源的设计具有重要意义，因为设计者可以根据具体应用场景调整内部构造和换热条件，以达到最佳的能源转换效率。 此外，该文还指出了文献的分类号（TM913），表示这属于技术科学类的热电能源领域，以及文献的标识码（A）和文章编号，便于读者查找和引用。通过这篇论文，读者可以了解到如何通过精确的数值模拟来优化温差电源的设计策略，这对于推进热电技术在航天、电力供应和其他能源短缺领域的应用具有实用价值。