半导体冷箱制冷性能数值模拟与冷端位置优化研究

"这篇论文是南昌大学机电工程学院的研究成果，由戴源德和雷强萍两位作者在2012年发表，主要探讨了半导体冷箱的制冷性能的数值模拟。他们建立了一个三维稳态计算模型，利用计算流体动力学(CFD)软件来模拟半导体冷箱工作空间的温度场。" 正文: 半导体冷箱是利用半导体材料的帕尔帖效应进行制冷的一种设备。帕尔帖效应是指当电流通过两种不同半导体材料的接合处时，会在一个端口产生热量，而在另一个端口吸收热量，从而实现制冷或加热。在这篇论文中，研究人员通过数值模拟研究了如何优化冷箱的制冷性能，尤其是冷端位置对其工作效果的影响。 首先，研究者创建了一个三维的计算模型，并应用CFD软件进行模拟计算，以确定冷箱在稳定运行状态下的温度分布。他们还进行了实际的温度测量，以验证计算模型的准确性。通过对冷箱内部6个特定点的温度进行实验和计算的比较，两者结果吻合度较高，证明了模型的可靠性和有效性。 接着，研究者在两种不同的冷端换热方式下——强迫风冷和自然对流——模拟了冷端位于不同位置（后侧壁的1/4、1/2、3/4高度，左侧壁中心以及顶部中心）时的温度场。这些位置的选择旨在全面探究冷端位置变化对温度分布的影响。 通过对各种情况下的温度分布图进行对比分析，研究者发现，无论是强迫风冷还是自然对流，将冷端置于顶部中心位置都能实现最佳的温度分布。这一发现强调了冷端位置对于冷箱制冷性能的重要性，同时也证实了在冷端安装风扇以强制风冷的必要性。风扇的使用可以提高冷端的散热效率，从而改善整个工作空间的温度均匀性。 该论文的贡献在于提供了关于半导体冷箱设计的优化策略，特别是通过数值模拟方法来确定最佳冷端位置，这对于提高冷箱的制冷效率和稳定性具有重要意义。此外，该研究也为半导体制冷技术在其他领域的应用提供了理论基础和实践指导。 关键词涉及的领域包括：数值模拟技术、冷端位置优化、计算流体动力学(CFD)以及半导体冷箱技术。该研究对中国分类号TM925.21的工程技术类文献具有重要参考价值，其文献标志码A表明这是一篇原创性的科研论文。