[发明专利]一种确定凹进式热电实验装置及其对流辐射数值模拟方法

权利要求书

1.一种确定凹进式热电实验装置，其特征在于，包括凹进式冷却水箱、黄铜制热器、温度监测装置、热电模块、紫铜散热片；

所述凹进式冷却水箱为矩形中空结构，内部为冷却水或空气层，凹进式冷却水箱与冷却水或空气层的接触面采用倾斜面设计，形成凹槽，凹槽底面与凹进式冷却水箱底面平行；

凹槽底面中心点安装热电模块，凹槽底面与热电模块冷端相接触处安装紫铜散热片，紫铜散热片与凹进式冷却水箱内的冷却水或空气层直接接触；

凹进式热电实验装置中轴线处安装有黄铜制热器，黄铜制热器内部安装温度监测装置。

2.一种确定凹进式热电实验装置对流辐射的数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对凹进式热电实验装置结构尺寸进行测量，应用有限元分析仿真软件建立实验装置物理模型，模型采用对称式结构设计，按中心线对模型进行抛分处理；

步骤2：采用网格划分技术，应用有限元法对模型进行多网格划分；

步骤3：在凹进式热电实验装置外围空气层壁面、凹进式冷却水箱壁面、紫铜接触面以及热电模块，分别设置加热面、换热面以及绝热壁面不同类型的边界条件，确定固液接触面热辐射系数以及装置各部分对流换热系数；

所述热辐射系数由文献查阅获得，

所述流换热系数采用数学解析预测加实验数据反馈修正结合的方法获得；

所述数学解析预测是使用计算机对整体传热过程进行计算分析，并通过计算结果确定材料的对流换热系数；

步骤4：对凹进式热电实验装置辐射对流进行计算求解；

步骤5根据稳定状态下实验装置各部分温度场分布情况分析热电模块内温度场变化。

3.根据权利要求2所述的一种确定凹进式热电实验装置对流辐射的数值模拟方法，其特征在于，所述流换热系数采用数学解析预测加实验数据反馈修正结合的方法获得；

所述数学解析预测是使用计算机对整体传热过程进行计算分析，并通过计算结果确定材料的对流换热系数。

4.根据权利要求2所述的一种确定凹进式热电实验装置对流辐射的数值模拟方法，其特征在于，所述步骤4具体包括以下步骤：

步骤4.1：选择基于压力求解器，设置重力方向为Y方向；

步骤4.2：开启能量守恒方程，S2S辐射模型，设置外部空气边界条件，设置制热器温度，设置实验装置内各部分接触面的辐射率以及对流换热系数；

步骤4.3：以实验环境的平均温度对整体计算模型进行初始化设置；

步骤4.4：最后对热电实验装置的温度分布情况进行迭代计算。