耦合能量和熵产分析的热电制冷器多目标优化

论文摘要

能量和熵产最小化理论已广泛应用于热电系统优化,然而平衡制冷量最大化和熵产最小化的热电系统参数优化研究较少。本文基于能量平衡和熵产最小化理论,通过效率单元法和稳态热传递,建立了热电制冷器(TEC)的热力学数学模型,并评价系统的热力学性能。在固定冷端温度条件下,考虑热物性参数的温度依赖特性,研究了包括热电臂臂长L、半导体对数N及面积比率F等几何参数对制冷器制冷量和熵产的影响。同时,构建了多目标函数J以实现制冷量和熵产的耦合,并利用简化共轭梯度法(SCGM)对系统参数进行多参数多目标的优化。结果表明,多参数多目标能有效优化热电制冷器的性能,相比于初始几何结构,耦合评价指标J下降约为初始值的30%。

论文目录

• 1 前言
• 2 热电制冷器模型
•   2.1 模型原理
•   2.2 热力学理论分析
•   2.3 热电制冷器物理参数
• 3 多参数多目标优化
•   3.1 目标函数
•   3.2 优化方法及过程
• 4 结果分析
•   4.1 初始几何参数
•   4.2 单参数分析
•   4.3 单目标优化
•   4.4 结果验证
•   4.5 多目标优化
• 5 结束语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 刘强,蔡阳,丁闻韬,赵福云

关键词: 熵产分析,热电制冷器,简化共轭梯度法,多参数多目标优化

来源: 低温与超导 2019年04期

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 工业通用技术及设备

单位: 武汉大学动力与机械学院,武汉大学可持续环境与节能中心

基金: 国家自然科学基金面上项目(51778504),武汉大学国防类自主科研项目(2042018gf031)资助

分类号: TB657

DOI: 10.16711/j.1001-7100.2019.04.009

页码: 44-51

总页数: 8

文件大小: 1982K

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