长安大学taptap点点体育罗丁副教授在传热传质领域知名期刊《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics》上发表了题为《A CFD and thermal-electric coupled analysis of a kW-level automobile thermoelectric generator for automotive exhaust recovery》的研究论文。罗丁副教授为第一作者，陈昊教授为通讯作者，长安大学为第一署名单位和通讯单位。

本研究针对热电发电机在汽车尾气余热回收中存在的输出功率低和体积庞大等问题，创新性地提出了一种集成热管的堆叠式汽车热电发电机（HPATEG）结构。同时基于一种结合计算流体动力学模型和热电耦合模型的预测方法，系统分析了HPATEG的工作性能。结果表明，通过使用热管和堆叠设计，各热电模块（TEM）的两端产生了显著的温差，实现了大量的电能生成。然而，从第一层TEM到最后一层，温度和输出功率有所下降。更多地，HPATEG的输出性能受到排气温度和流量变化的影响。当流量为600 g/s、温度为700 K时，最佳发电功率可达1510.73 W，但TEMs的互联拓扑连接会产生明显能量损耗，特别是对于具有众多TEM的系统。通过设计优化，研究团队所提出的最佳TEM拓扑连接结构分为4个单元，每个单元分别包含9/10/11/12层TEM，单元内串联，单元间并联，其功率输出可达1406.91 W，比传统的串联拓扑结构提高12%，达到最佳输出功率的93%。本研究为开发高性能HPATEG提供了新的设计思路和理论支撑。

图1 HPATEG的三维结构

图2 HPATEG在不同TEM拓扑结构下的输出功率

《Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics》是传热传质领域的顶级期刊，影响因子5.4，中科院大类一区TOP期刊，内容主要涵盖探讨流体力学数值方法及其在工程领域的广泛应用。

论文信息：Luo D, Ji Z, Chen H, Geng L, Zhang P, Zhang W. A CFD and thermal-electric coupled analysis of a kW-level automobile thermoelectric generator for automotive exhaust recovery. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. 2025;19(1):2569648.

论文链接：https://doi.org/10.1080/19942060.2025.2569648

（供图供稿：罗丁 审核：耿莉敏 编辑：韩啸）