1. 研究目的与意义（文献综述）
能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。而随着社会在20世纪和21世纪的飞速发展，地球上的能源被大量消耗。虽然中国是世界上第二大能源国，但是随着人口的增长，我国已经成为了能源消费大国。煤炭和石油是我国的主要能源，同时，它们是不可再生资源。如果这些能源一旦枯竭，将对我国社会和经济的发展造成很大的影响。
近几年，中国的汽车行业正以跨越式的方式飞速发展。随着人们生活水平的提高，汽车数量也急剧增加，由此引发的能源短缺以生态污染问题也随之变得异常严峻。普通汽车的燃油能量主要分为 4 个部分：冷却系统消耗了 30%左右的能量，摩擦损耗了大概 5%的能量，尾气带走了约为 40%的能量，而利用效率真正作用于汽车上的有用功仅仅只有25%左右。如果能够充分回收利用尾气中的废热能量，能有助于提高车辆的动力性能和燃油经济性，更能够节约能源，减少温室气体排放，带来巨大的社会效益和经济效益。
热电发电技术是一种可以回收汽车尾气废热，同时又能为汽车电力系统提供电能的绿色环保发电技术。将废热转换成电能的关键器件是热电发电器件，热电发电器利用半导体的塞贝克效应将热能直接转换为电能。热电发电技术历经近两个世纪，长期以来制约热电发电器件广泛应用的是热电材料效率较低的问题。车用热电发电系统不仅可以提高车辆燃油利用率，有效地提升车辆整体动力系统的工作效率，并且有力地促进热电发电技术的发展，提高热电发电技术在节能减排方面的贡献。
目前，世界上的温差发电（热电）材料主要有10种左右，按照材料的种类可分为：半导体合金热电材料，热电材料，金属合金固溶体热电材料，梯度热电材料，纳米热电材料几类。按照工作的最佳温度范围来划分，热电材料又可分为低温、中温和高温材料。至今为止，美国、日本和欧盟的多个国家都建立了完善的热电器件研究机构和生产基地，其中美国是热电器件生产厂家最多的国家。美国技术hi- z公司是热电材料研究方面的领军企业。早在年，美国能源部就委托美国hi- z公司启动演示型载重汽车废热温差发电器幵发计划，对载重汽车用尾气温差发电项目进行了连续资助。日本将热电发电技术作为日本能源和环境政策中减少温室气体浓度的一种战略技术，并制定了利用固体废弃物燃烧热能的国家级热电发电研发计划。总的来看，目前国外对于热电技术的研究已经走向了实用化的方向，特别是其在汽车领域的应用研究更是快速发展,这是其整车层面系统化研究成果逐步成熟的体现。
国内的热电器件制造技术却起源于小型家电类行业, 改革开放后热电制冷器件的生产技术和制造工艺发展成熟，并得到大规模的应用。国内对于温差发电系统的研究工作还不够系统，还停留在某些分系统的研究阶段，未深入到整车系统级的层面对温差发电装置进行研究幵发。主要在于新的高效热电材料的开发，热电模块结构参数对性能影响的研究和优化，试验研究也仅仅限于发动机台架试验上，未进行整车的装车试验。
2. 研究的基本内容与方案
1、研究的基本内容（1）热电器件的模态分析。 建立车用热电器件有限元分析模型，模拟热电器件的服役工况，进行热电器件的模态分析，获得车用热电器件固有频率和振型。
（2）热电器件的谐响应分析。 在数值模拟中用弹簧模拟固定热电器件的夹紧装置，弹簧的刚度模拟热电器件与夹紧装置的接触刚度，讨论夹紧装置接触刚度、热电器件的结构尺寸以及器件的工作温度对器件振动特性的影响，从而得出接触刚度对热电器件固有频率的影响。
2、研究的目标
通过利用ansys软件建立热电器件的有限元模型，对热电器件进行结构动力学分析和结构稳定性分析，从而得出热电器件的固有频率和接触刚度、结构尺寸和工作温度对固有频率的影响。同时，建立激振频率与热电器件振动响应间的关系，找出热电器件动力性能的薄弱区域。这样通过得到的数据就可以得出避免发生危险共振现象的接触刚度临界值，并且为提高热电器件的输出功率、热电转换效率提出相应的改进措施，为热电器件与发电系统的整体结构优化以及评估热电器件的可靠性提供指导。
3. 研究计划与安排
1.第1-3周：查阅国内外文献，了解车用热电器件的研究现状和研究需要的数据资料；翻译英文文献，完成开题报告；2.第4-5周： 学习与研究内容有关ansys的理论知识，建立热电器件模型；
3.第6-7周：完成车用热电器件的模态分析、谐响应分析；
4.第8-9周：完成车用热电器件的随机振动分析；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]chen g, mu y, zhai pc, yu r, li gd and zhang qj. modal analysis and study of the vibration characteristics of the thermoelectric modules of vehicle exhaust power-generation systems. journal of electronic materials, 2014, 43(6): 1952-1958
[2]牟余. 车用热电器件的工作性能研究与影响因素分析[d]. 武汉理工大学, 硕士学位论文, 2014.
[3] han c, li z, dou sx. recent progress in thermoelectric materials. chinese sci bull, 2014, 59: 2073-2091.
