1. 研究目的与意义（文献综述）

近年来，随着科技的迅猛发展，各种能源的储量都快速接近红线，其中石油作为工业的血液，尽管储量庞大，但由于其应用范围极广（如各种交通工具的驱动，发电），估计将在几十年后枯竭。船舶在海运和河运等方面的作用巨大，尤其某些大型船舶可以运输千吨的货物，这对工业生产和物流流通都带来了极大的便利。然而，要驱动如此庞大的运输工具，需要更加强劲的动力，而石油燃烧所提供的能量能够在气缸的作用下，给发动机提供动能，从而驱动整个船身的运动。但从节能的角度去看，石油燃烧所提供的能量并没有被完全利用，相当一部分都以热能的方式被损失。基于这一点，余热的回收利用便成为一个热门话题。但如何利用这些余热呢？

通过阅读近几年的相关文献，我发现很多研究者运用半导体材料温差发电的方法将余热转化为电能，从而提高能源的利用率。当前，国内外的船舶余热利用研究主要侧重于热电发电机的结构转型和结构优化这两方面，旨在消除热电发电机中压力和温差效应之间的矛盾。其研究手段包含数值模拟和实验研究两部分。鉴于实验研究需要耗费大量的人力和物力，大多数人主要通过数值模拟的方法来改进船舶热电发电机的结构和提高温差发电的效率。c.q.su等人对烟气余热温差发电的换热器的内部结构，材料以及换热面积等影响换热性能的因素进行了研究，设计了鱼骨形，手风琴形以及分散性三种换热器内部结构并进行了数值模拟。最终发现，带有手风琴形内部结构的换热器发电效率最高。白洁玮在对温差发电热换器特点和强化传热方法进行了分析的基础上，建立了平板式换热器的流固耦合模型内部分别采用“人”字形，“一”字形翅片和无翅片三种形式，对换热器的温度场，压力场和流场进行了模拟分析。在此基础上，对换热器与温差发电片间不同的接触方式进行了模拟研究。结果表明，在换热面积相同的情况下，v型槽更有利于向温差发电模块两端传递热量。

随着温差发电效率要求的不断提高，需要对换热器的内部结构进行设计和调整，从而使电压更加均匀，余热利用率更高。本文将在当前的研究背景下，重新设计热换器的外观和内部结构，改变翅片结构和参数组合，并建立热换器的流固耦合模型，采用不同的载荷工况和约束类型，进行有限元数值模拟，经过后处理得到热换器的温度场，应力场和流场，对其进行对比分析，找出发电效率最高，电压最稳定的热换器结构。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容：

（1）设计一种利用热管增强换热的温差发电装置；

（2）对实船工况下船舶余热温差发电过程进行数值模拟；

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅国内外文献，了解船舶尾气热电发电系统的研究现状；翻译英文文献，完成开题报告；

第4-6周： 学习与研究内容相关的理论知识，建立分析模型；

第7-8周：完成船舶尾气热电发电系统的流固耦合建模与分析工作；

4. 参考文献（12篇以上）

[1] he, wei; wang, shixue; yue, like. highnet power output analysis with changes in exhaust temperature in a thermoelectric generator system[j].appliedenergy,2017,196:259-267.

[2]vale,s.;heber,l..parametric study ofa thermoelectric generator system for exhaust gas energyrecovery in diesel road freight transportation[j].energy conversionand management,2017,133:167-177.