电臂尺寸和安装条件对热电模块力学性能的影响

摘要

针对热电制冷模块中热电臂尺寸对模块整体热应力场的影响，以C-31106型热电制冷模块为研究对象，建立由31对热电偶组成的热-电-力学耦合多物理场模型.采用有限元仿真方法，考虑钎料层的存在并引入表征黏塑性材料的Anand修正本构方程，建立3种安装条件下的热电模型，分析不同电流下热电臂高度和截面边长对热电模块温度场和力学性能的影响规律.结果表明，当热电臂处于最佳高度时，在给定范围内热电臂截面边长越大，越有利于提高热电模块力学可靠性，当工作电流为2.6 A，截面边长从0.99 mm增加到1.09 mm时，冷、热端的最大von Mises应力分别减小了74.67%和22.60%.对模块冷端和热端分别采用固定约束和机械压装的安装方式可有效提高热电模块的力学可靠性，当采用上述安装方式时，冷、热端的最大von Mises应力相比两端只采用固定约束的安装方式分别减小了48.76%和74.02%.

关键词

热电制冷 / 制冷器 / 安装条件 / 黏塑性材料 / 热-电-力学耦合 / 有限元法

基金资助

国家自然科学基金资助项目（11974429）; 海军工程大学自主研发计划项目（2022502210）