隨著航天事業(yè)的發(fā)展,逐漸變得復雜嚴峻的航天探測任務(wù)不但使執(zhí)行任務(wù)的探測器面臨著巨大的挑戰(zhàn),同時也對探測器的供電系統(tǒng)有了更加嚴格的要求。與燃料電池、太陽能電池相比,同位素溫差電池因其電池內(nèi)部無運動部件、工作壽命可達十年以上、工作不受外部環(huán)境影響等獨特優(yōu)點在航天探測任務(wù)中扮演了越來越重要的角色。目前,國內(nèi)做了很多關(guān)于同位素溫差電池的研究,但從已公開的資料來看,還缺少就同位素溫差電池設(shè)計優(yōu)化和實驗方面系統(tǒng)、綜合的研究�；诖�,本文借助有限元分析方法,設(shè)計了一款瓦量級的碲化鉍基同位素溫差電池并展開了有關(guān)電池輸出性能的實驗研究和模擬優(yōu)化工作。設(shè)計部分中,采用有限元分析方法分別模擬分析了同位素熱源的溫度場分布和翅片型散熱器的散熱性能。根據(jù)模擬分析結(jié)果所加工制造的電加熱替代熱源具有更高的表面溫度和更好的表面均勻性,該熱源可以有效地將熱量傳遞給外部溫差發(fā)電模塊;在室內(nèi)氣流速度穩(wěn)定的條件下,加工制造的翅片型散熱器在確定的傳熱面積上具有最佳的散熱性能。實驗部分中,分別研究了接觸熱阻、溫差發(fā)電模塊熱端溫度、溫差發(fā)電模塊串并聯(lián)方式這幾個因素對同位素溫差電池輸出性能的影響,并且從實驗結(jié)果中總結(jié)出一些如何發(fā)揮溫差...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
縮略詞說明
符號說明
第一章 緒論
    1.1 選題背景及意義
    1.2 同位素溫差電池簡介
        1.2.1 放射性同位素熱源
        1.2.2 溫差發(fā)電模塊
    1.3 同位素溫差電池的發(fā)展歷史
        1.3.1 第一顆同位素溫差電池
        1.3.2 核動力輔助能源系統(tǒng)計劃
        1.3.3 硅鍺合金溫差發(fā)電模塊
        1.3.4 多用途同位素溫差電池
        1.3.5 國內(nèi)同位素溫差電池應用情況
    1.4 本文研究目的
    1.5 本章小結(jié)
第二章 同位素溫差電池基本發(fā)電原理
    2.1 塞貝克效應
    2.2 帕爾貼效應
    2.3 湯姆遜效應
    2.4 同位素溫差電池性能評估
        2.4.1 轉(zhuǎn)換效率
        2.4.2 輸出功率
        2.4.3 熱電優(yōu)值
    2.5 熱電材料簡介
    2.6 本章小結(jié)
第三章 同位素溫差電池的設(shè)計與加工制造
    3.1 溫差發(fā)電模塊的選定
    3.2 電加熱替代熱源的設(shè)計與模擬
    3.3 電加熱替代熱源系統(tǒng)的加工制造
    3.4 翅片型散熱器的模擬與加工制造
    3.5 同位素溫差電池實驗平臺搭建
    3.6 本章小結(jié)
第四章 同位素溫差電池輸出性能的實驗研究
    4.1 接觸熱阻對輸出性能的影響
    4.2 溫度對輸出性能的影響
    4.3 溫差發(fā)電模塊串并聯(lián)方式對輸出性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
第五章 溫差發(fā)電模塊的模擬與優(yōu)化
    5.1 溫差發(fā)電模塊的有限元模型建立
        5.1.1 熱電材料導熱系數(shù)的測定
        5.1.2 熱電材料塞貝克系數(shù)、電導率的測定
    5.2 溫差發(fā)電模塊P-N電偶臂幾何尺寸優(yōu)化
        5.2.1 有限元模擬模型驗證
        5.2.2 尺寸優(yōu)化
    5.3 同位素溫差電池的有限元模擬優(yōu)化方法
    5.4 本章小結(jié)
第六章 結(jié)論
    6.1 主要結(jié)論
    6.2 研究展望
參考文獻
在學期間的研究成果
致謝



本文編號：3747268