非均匀高热流密度对热电器件热应力的影响分析

【摘要】 太阳能热电发电系统的热端热流密度过高会导致热端与冷端温度梯度过大,从而导致热应力过高,引起翘曲,危及热电器件的使用寿命。同样,加热均匀度过低也是引起热电器件热应力增大的原因。基于此,建立高热流密度下热电发电器件的热-结构耦合数学模型,分析加热均匀度等因素对多对热电器件温度分布以及热应力分布的影响。数值模拟结果表明:加热均匀度与最高温度以及最大热应力呈负相关性,加热均匀度越低,热电器件模型的最大热应力就越大,并且随着加热均匀度的降低,热电器件的热应力的增加越来越剧烈,高热应力的分布也越来越集中。在加热均匀度大于70%的情况下,热电器件的最大热应力相比均匀加热增加量在5%以下。因此,在太阳能热发电系统中,虽然我们应尽量使聚焦的太阳能均匀地照射在热电器件的热聚层上,以有效减小整个器件的热应力,提高热电器件的效率。但是追求过高的加热均匀度没有必要。更多还原