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汽车尾气温差发电系统与三元催化器一体化设计研究
| 论文题名： | 汽车尾气温差发电系统与三元催化器一体化设计研究 |
| 关键词： | 汽车工程;尾气温差发电系统;三元催化器;一体化设计 |
| 摘要： | 随着汽车保有量的不断增加，全球环境问题与能源问题日益恶化，节能减排逐渐成为汽车行业的研究热点。汽车尾气热能的回收与利用是实现节能减排的重要技术途径，而温差发电技术可将尾气的热能转换为电能，具有零噪声、无污染和结构简单等优点，成为众多汽车公司和科研机构的研究热点。目前典型的车用温差发电系统是将温差发电装置附加在汽车排气管上，存在占用底盘空间大、车载布置困难、与发动机排气系统兼容性较差等问题。 本文在归纳总结汽车尾气温差发电系统的国内外研究现状和本课题组的研究成果的基础上，提出将温差发电装置与发动机排气系统中三元催化器的结构集成。根据热电模块和载体催化剂的工作要求，确定了汽车尾气净化温差发电装置的设计方案，其中热端为正六边形截面的集成了三元催化系统的废热通道。此新型装置具有集热和净化尾气的功能，实现汽车尾气热能的高效回收以及车载温差发电装置结构简单化和轻量化。 基于集成式废热通道的集热性能和净化性能的角度，探讨了集成式废热通道的流动分布和热场。在CFX仿真平台上，从表面温度分布、载体流速分布、压力场的角度分析了包括入口扩张锥角、出口收缩锥角、载体的安装位置及耦合载体间距等结构参数和入口流速对集成式废热通道的流场和热场的影响，明确了结构设计及优化的方向。 本文利用CFD软件建立了六分之一的圆筒式尾气净化温差发电装置的热流耦合仿真模型，包括集成式废热通道、热电模块和冷却水箱，仿真得出了温差发电装置上集成式废热通道内部载体及表面、热电模块冷热端、冷却水箱的温度场，明确了温差发电装置各部分之间的能量流动过程；同时分析了热电模块取热对集成式废热通道中载体的热场的影响，载体的平均温度降低了8K，因此催化剂的起燃时间会有所延长。根据热场仿真得到的热电模块的冷热端平均温度以及热电模块组件的连接方式，在Simulink中建立温差发电装置的输出功率数学模型，计算出了常用工况下的尾气净化温差发电装置的最大输出功率为194.1W，能量回收效果较明显。 |
| 作者： | 陈珊 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 邓亚东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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