【摘 要】
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热电材料是一种能将电能和热能相互转换的新型功能材料,在工程中扮演着不可或缺的角色.然而由于热电材料转换效率的限制,其暂时还不能广泛地应用于人类的生产生活中,因此对提高热电材料热电性能方法的研究就显得尤为重要.本文基于非线性热电理论,利用傅里叶变换技术和奇异积分方法,对不同裂纹对热电材料转换效率的影响问题进行了研究.首先简要介绍了热电材料的发展、理论基础以及热电性能优值.其次分别研究了中心对称裂纹、
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热电材料是一种能将电能和热能相互转换的新型功能材料,在工程中扮演着不可或缺的角色.然而由于热电材料转换效率的限制,其暂时还不能广泛地应用于人类的生产生活中,因此对提高热电材料热电性能方法的研究就显得尤为重要.本文基于非线性热电理论,利用傅里叶变换技术和奇异积分方法,对不同裂纹对热电材料转换效率的影响问题进行了研究.首先简要介绍了热电材料的发展、理论基础以及热电性能优值.其次分别研究了中心对称裂纹、界面裂纹和穿透裂纹在不同边界条件的情况下对热电材料转换效率影响的问题.基于非线性耦合的电热传输方程,利用傅里叶变换技术,引入位错函数,将所考虑的问题化为奇异积分方程,利用Erdogan和Gauss-Chebyshev数值积分方法对奇异积分方程进行了数值求解,得到了电场和温度场分布的解析表达式,以及裂纹尖端的电流密度和能通量强度因子,进而确定热电转换效率.数值结果表明,在有合适裂纹的热电材料中可以实现更高的热电转换效率.当热电板面的高度增加时,电场强度因子和能量强度因子也会增加,但当其宽度增加时,电场强度因子和能量强度因子会减少.
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