1. 研究目的与意义（文献综述）

当今世界所消耗大多数能源属于不可再生资源，随着不可再生能源总量下降，如何节约能源成为当下急待解决的问题之一。近年来，我国能源需求量与日俱增，已成为世界第二大能源消耗国，且现阶段我国能源利用率较低，只有约33%。随着汽车行业的快速发展，汽车行业石油消耗量占总石油消耗量的比重愈来愈大，近几年我国内燃机的石油消耗约占石油总消耗量的66%。而目前汽车热损失很大，相关研究表明，汽车燃料产生的能量中通过冷却系统带走的占30%，通过内燃机运转摩擦损失的占5%，通过汽车尾气带走的热量高占燃料热值的30-45%，而残余废气的温度在700-900℃左右。排气带走的热量不仅量大而且品质高，是发动机余热能回收的重点。通过对排气的可用能的分析，排气可用能相当于发动机输出功率的20-50%，如果可以有效地回收排气能量，将有助于提高车辆的动力性能和燃油经济性，更重要的是能够节约石油资源，缓解能源压力，减少温室气体排放，这些能带来巨大的经济效益和社会效益^[1]。

发动机排气余热能回收利用技术有很多，主要包括废气涡轮增压、废气涡轮发电、有机朗肯循环、余热制冷、温差发电等。废气涡轮增压是现在应用最多的余热回收方式，但它的问题是与发动机的全工况匹配较难实现，尤其是在低负荷、低转速工况，而且在工况迅速变化时，涡轮的滞后现象较为严重。废气涡轮发电由于大幅度增加成本和机构的复杂性以及对电池要求极高等问题没有的得到解决，无法得到普及。朗肯循环余热回收装置由于装置结构复杂、体积较大，成本高等问题，其在车用发动机领域的应用受到限制。对于余热制冷而言，汽车空调工作时要消耗相当比例的发动机动力，会对发动机动力性和经济性产生影响。而温差发电技术由于结构简单、小巧，无运动件，故障率低，寿命长，易于布置，工作时无振动等特点，具有广阔的应用前景。目前温差发电技术难点是热电转换效率不高以及价格较高。而近年来，随着材料科学领域研究的突破，出现了一些性能较好的热电转换材料，这为汽车尾气能量的回收利用、提高能源利用效率提供了一种新的途径和方法。目前，国内外已经兴起利用热电材料的温差发电效应回收汽车发动机尾气能量的研究热潮。

针对温差发电器特性国内外学者从不同的方向进行了研究。贾磊等^[2]对温差发电器件导热系数进行理论分析，通过建立器件模型并结合传热学理论导出器件等效导热系数的数学表达式，拟合计算出的器件的等效导热系数与温度的函数表达式与实验结果基本吻合。王成江等^[3]建立了球形温度场中平面温差发电器的热电输出计算模型。张晓丹^[4]建立了温差电单体仿真模型，对其进行了热、电、应力耦合仿真分析。结果表明：功率随臂长增大先急剧增大而后逐渐减小为接近一恒定值；温差电组件输出功率随面长比的增大而以凸形抛物线的形式增大，而后缓慢变小，温差电转换效率随着面长比的增大而逐渐减小。王春燕等^[5]对温差发电器模块连接方式进行研究，建立了多级温差发电器串并联连接的分析模型，得到了三种连接方式的输出特性。

2. 研究的基本内容与方案

1. 研究（设计）基本内容及目标

本论文对环形汽车尾气热电发电系统进行研究。论文的主要内容包括以下几个方面：汽车热电发电系统的基本介绍；根据建立环形尾气热电发电器理论模型；并根据所建立模型，基于matlab进行计算与结果分析。

论文的组织结构如下：

3. 研究计划与安排

4. 参考文献（12篇以上）

[1] j. yang. potential applicationsof thermoelectric waste heat recovery in the automotive industry[j].international conference on thermoelectrics. 2015, 24: 155-160.

[2] 贾磊, 陈则韶, 刘晓光, 胡芃, 王泽深. 温差发电器件导热系数[j]. 太阳能学报, 2004, 25: 816-819.

[3] 王成江, 方洋洋, 徐名, 涂鸣麟, 沈书林. 球形温度场对平面温差发电器热电计算模型的影响[j]. 科学与技术工程, 2018, 18:172-177.