熱離子發(fā)電器件（Thermionic Energy Converter,TEC）具有結構緊湊、無動部件和比功率高等優(yōu)點,具有廣闊的應用前景。目前TEC熱電轉換效率較低,嚴重制約了其應用。空間勢壘調(diào)控技術是提升TEC輸出電性能的關鍵技術之一,但傳統(tǒng)理論模型由于忽略了接收極產(chǎn)生的電流的影響,難以精確地對器件進行優(yōu)化設計。本文在傳統(tǒng)理論模型的基礎上,綜合考慮空間勢壘及接收極產(chǎn)生的電流等因素的影響,對其進行優(yōu)化;并利用MATLAB軟件的矩陣運算功能,開展了 TEC熱電性能分析及優(yōu)化設計工作。主要研究內(nèi)容如下:（1）針對真空型TEC,在Langmuir模型基礎上,通過引入電流密度修正系數(shù)βi與空間電壓降修正系數(shù)βv,來評估接收極產(chǎn)生的電流對輸出電性能的影響。開展了電極溫度、功函數(shù)和間距對輸出電性能的影響研究。結果顯示,真空型TEC推薦電極間距為1～10 μm;在固定發(fā)射極功函數(shù)和溫度條件下,以功率密度最大化為原則,得到接收極功函數(shù)和溫度的設計最優(yōu)值。（2）針對表面電離工況充銫型TEC,在Kuznetsov模型基礎上,增加了接收極產(chǎn)生的電流及電子內(nèi)能的計算,進一步完善Kuznetsov模型,開展了... 

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景與意義
    1.2 熱離子發(fā)電技術概述
        1.2.1 基本原理
        1.2.2 發(fā)展歷程與趨勢
    1.3 熱離子發(fā)電器件輸出電性能國內(nèi)外研究進展
        1.3.1 輸出電性能影響因素
        1.3.2 電極材料
        1.3.3 空間勢壘
        1.3.4 理論模型
    1.4 研究目的與內(nèi)容
第2章 基本理論與研究方法
    2.1 基本理論
    2.2 研究方法與技術路線
        2.2.1 技術路線
        2.2.2 研究方法
第3章 真空型熱離子發(fā)電器件
    3.1 空間勢壘及輸出電性能理論計算模型
        3.1.1 理論建模
        3.1.2 準確性驗證
    3.2 器件性能分析
        3.2.1 電極間距對輸出電性能的影響
        3.2.2 發(fā)射極溫度與功函數(shù)對輸出電性能的影響
        3.2.3 接收極溫度與功函數(shù)對輸出電性能的影響
    3.3 器件優(yōu)化設計
    3.4 本章小結
第4章 表面電離工況充銫型熱離子發(fā)電器件
    4.1 空間勢壘及輸出電性能理論計算模型
        4.1.1 理論建模
        4.1.2 準確性驗證
    4.2 器件性能分析
        4.2.1 發(fā)射極溫度與功函數(shù)對輸出電性能的影響
        4.2.2 接收極溫度與功函數(shù)對輸出電性能的影響
    4.3 器件優(yōu)化設計
    4.4 本章小結
第5章 電弧工況充銫型熱離子發(fā)電器件
    5.1 空間勢壘及輸出電性能理論計算模型
        5.1.1 理論建模
        5.1.2 準確性驗證
    5.2 器件性能分析
        5.2.1 發(fā)射極溫度與勢壘指數(shù)對輸出電性能的影響
        5.2.2 銫蒸氣壓力與電極間距對輸出電性能的影響
    5.3 器件優(yōu)化設計
    5.4 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的其他研究成果



本文編號：3654857