可选择波长变孔隙率MTPV能量转换系统研究与灰关联分析

针对微热光伏（micro thermo-photovoltaic，MTPV）能量转换系统，探讨热光电材料对热辐射产生的光子的选择与反射机理，进而改进微燃烧器的陶瓷材料，提出以MgO为基体，掺入适量的Ni或Co，形成可选择波长的燃烧管，改善辐射光谱分布，使微燃烧器陶瓷壁面的辐射频率与GaSb热光伏晶片的吸收频率相匹配，提高辐射能的利用率，进而提高MTPV系统的转换效率；提出变孔隙率燃烧器结构，以充分利用燃烧热，加大辐射能量；探讨微型燃烧器内多孔介质预混合燃烧的反应机理，研究影响燃料燃烧极限的因素及影响规律，优化燃烧器结构，提高燃料热量利用率；通过灰色系统理论，建立系统能量输出及其排放的关联模型，研究系统能量输出与排放的影响因素；建立微热光伏能量转换系统的质量、动量、能量输运的综合物理数学模型，并进行计算模拟、实验分析和综合评估，以改善热光伏能量转换系统的整体性能和能量转换效率。

微型热光电系统（MTPV）是一种利用气体燃料燃烧的热能激发微型辐射器的外壁面产生光辐射被光电元件接收并转换为电能的微型动力装置。其能量密度高、工作时间长、没有运动部件等优点使其具有广阔的应用前景。. 本研究是基于多孔介质环境下微型燃烧器的实验分析，并引入了灰色系统理论进行理论分析。采用多孔介质内燃烧技术的微型燃烧器具有较高且分布均匀的壁面温度，有利于提高系统能量输出效率，降低排放污染。. 对微型燃烧器结构（内腔面容比）、多孔介质的孔隙率、材质的辐射光谱以及气体燃料的流量和混合比等因素在燃烧过程、排放和光电转换方面的影响进行了实验研究和模拟分析。研究结果表明：合理选择结构和工况参数可以改善燃烧器的工作性能，优化燃烧器的壁面温度分布；在一定温度范围内采用合适的辐射材料，也能提高系统热光电转换效率。实验及结果分析为未来微型燃烧器的开发提供了理论支撑。. 灰色系统理论的引入为微型燃烧器的性能研究提供了一种有效分析手段，特别是对那些由于仪器限制或者加工困难的地方，我们可以借助这种理论方法实现精确预测。本课题主要针对各影响因素的关联度、Al2O3陶瓷的工作温度范围、微型燃烧器的管长和内腔突扩台的加工位置进行了预测分析并取得了较好的效果。