連成解析熱電発電

  • 熱電変換による発電現象を解析したい。
  • 温度差を利用した発電システムの解析を行いたい。

熱電素子はN型半導体とP型半導体を交互に配列して出来ています。この素子の両側に適当な温度差を設けると、ゼーベック効果により直流電流が発生するため、発電機として活用できます。
小型・軽量で構造がシンプルであることからメンテナンスが楽で長寿命、ランニングコストが低いという特長があります。また、適当な温度差が確保できれば発電できるため、廃熱回収や自然熱エネルギーの活用方法として注目されています。

ANSYSでは、ダイレクト連成場要素を用いて電流と伝熱を直接連成して、熱電効果の解析ができます。半導体の物性は、通常の伝熱特性に加えて、ゼーベック係数と抵抗率を設定します。電極の両端を0V固定して温度差を負荷すると、電流が流れる様子を観察できます。

解析モデル

解析結果


温度コンタ図

電流密度コンタ図

電流密度アニメーション
(クリックで動画表示)


解析種類

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