[发明专利]一种基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法

权利要求书

1.一种基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)在COMSOL软件模型向导中选择三维空间维度和热电效应物理场，进入稳态研究；

步骤2)建立需要求解的热电器件的几何物理模型；

步骤3)定义相关全局参数和赋予模型材料属性；

步骤4)设置模型的初始值和边界条件；

步骤5)划分网格并计算热点器工作时的温度分布；

步骤6)改变边界电流条件通过COMSOL软件进行计算热点器工作时的温度分布并比较，得出热电器件最佳电流下的工作状态，对得出的结果进行后处理。

2.根据权利要求1所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，在所述的步骤1)中，热电效应物理场是固体传热物理场和电流物理场双向耦合得出。

3.根据权利要求1所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，在所述步骤2)中，热电器件为面内型热电器件，热电器件的几何物理模型包括热电臂、电极和基板，热电臂的两端分别与相邻电极连接，电极设置于基板上，多个电极之间具有不同的连接方式。

4.根据权利要求3所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，热电臂的形状包括矩形、扇形、梯形和S形中的一种或多种；在不同的热电臂之间进行连接，构成电流的通路。

5.根据权利要求3所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，电极之间的连接方式包括单级串联、单级并联、单级串并联、多级串联、多级并联和多级串并联中的任意一种。

6.根据权利要求3所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，在所述步骤3)中，定义相关全局参数和赋予模型材料属性的具体过程为：将热电臂的材料属性设定为Bi₂Te₃、SnSe和PbTe中的任意一种的物性参数；电极的材料属性设定为Ag、Cu和Au中的任意一种的物性参数；基板的材料属性设定为聚酰亚胺、陶瓷和玻璃中任意一种的物性参数。

7.根据权利要求6所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，物性参数包括导热系数、密度、常压热容、电导率、相对介电常数和Seebeck系数。

8.根据权利要求1所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，设置热电器件模型的边界条件具体包括：设定模型边界热通量为外部自然对流，设定对流传热系数为1W/(m²·K)；设定热电器件边界通入电流和接地。不同结构热电器件的最佳电流大小不同。

9.根据权利要求1所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，在所述步骤5)中，网格划分的序列类型包括用户控制网格和物理场控制网格，单元大小包括极细化、超细化、较细化、细化、常规、粗化、较粗化、超粗化和极粗化。

10.根据权利要求1所述的基于COMSOL软件的面内型热电器件结构设计方法，其特征在于，在所述步骤6)中，后处理具体包括绘制热电器件温度分布图、等值线和温度变化曲线。