脈衝式熱電製冷系統動態特性及其最佳化研究

《脈衝式熱電製冷系統動態特性及其最佳化研究》是依託西安交通大學，由魚劍琳擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：脈衝式熱電製冷系統動態特性及其最佳化研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：魚劍琳
• 依託單位：西安交通大學

中文摘要

本項目採用計算模擬和實驗方法對脈衝電流驅動模式下熱電製冷的系統動態特性及其最佳化與控制進行深入的理論分析與實驗研究。探索脈衝式熱電製冷的動態物理過程特性及其特徵參數變化規律，闡明脈衝式熱電製冷過程中的瞬態過冷效應與脈衝間隙冷端溫度過沖特性以及對被冷卻電子器件溫度的影響規律；研究脈衝驅動模式與熱電製冷的高效耦合機制，探討脈衝驅動模式及其參量變化對製冷性能的影響關係，獲得最佳脈衝驅動模式與最佳化調控方法；研究變工況及動態工作條件下熱沉與脈衝式熱電製冷的匹配關係，提出適合脈衝式熱電製冷的高效經濟的熱沉方式及其最佳化匹配方法；探尋脈衝式熱電製冷的非穩態建模新方法及構建系統最佳化模型，對脈衝式熱電製冷系統進行熱力學最佳化分析，獲得系統最佳化設計方法。本研究將從更深的層次上揭示非穩態熱電製冷過程的物理本質和基本規律，豐富熱電製冷的理論體系，同時將為脈衝式熱電製冷技術套用於電子器件冷卻領域奠定基礎並提供開發思路。

結題摘要

本項目採用計算模擬和實驗方法對脈衝電流驅動模式下熱電製冷的系統動態特性及其最佳化與控制進行了深入的理論分析與實驗研究。通過對熱電製冷系統建立非穩態模型，探索了脈衝式熱電製冷的動態物理過程特性及其特徵參數變化規律，同時也研究了脈衝驅動模式與熱電製冷的高效耦合機制，並獲得了最佳脈衝驅動模式與最佳化調控方法，為後續實驗提供了理論指導；與此同時，亦研究了變工況及動態工作條件下熱沉與脈衝式熱電製冷的匹配關係，並提出了適合脈衝式熱電製冷的高效經濟的熱沉方式及其最佳化匹配方法，且對脈衝式熱電製冷系統進行了熱力學最佳化分析，獲得了其系統的最佳化設計方法。此外，搭建及調試了脈衝熱電製冷實驗台並進行了相關變工況實驗，而實驗結果與理論模擬結果的高度接近表明了前期理論模擬數學模型的正確性。實驗探索了脈衝參量變化對熱電製冷工作特性和可靠性的影響關係，研究了非穩態熱電製冷過程中熱電模組與散熱端熱沉之間的耦合傳熱特性。課題組在熱電製冷方向發表的已標註基金國際期刊論文有14篇，已為SCI、EI等檢索並引用，取得了一定的研究成果，且基於該課題研究已申請兩項發明專利，其中一項已授權。本課題從更深的層次上揭示了非穩態熱電製冷過程的物理本質和基本規律，進一步豐富了熱電製冷的理論體系，同時為在電子器件主動冷卻方面套用脈衝式熱電製冷技術打下了良好基礎。