浅谈最优化算法在热电器件参数设计中的应用

吴浩驰

摘 要：本文介绍了热电器件优化设计中存在的困难，分别讨论了热阻模型与三维耦合模型作为性能预测模型的特点，提出结合三维耦合模型与最优化算法的热电器件优化路线。有望通过结构设计的优化提高目前热电器件的性能。

关键词：热电器件;优化算法;三维耦合模型

热电器件概括起来可以按照功能分为两类：一类是是热电发电机（TEG），它通过塞贝克效应将热量转化为电能，一类是热电冷却器（TEC），它通过帕尔贴效应将电能转化为热量。热电器件由于不使用任何可动部件和对环境有害的液体介质，因此具有可靠性高以及结构简单等优点;[1]同时近年来，随着半导体热电材料的显著发展，热电器件的应用受到越来越多的关注。

但是，热电器件存在能量转化效率低的缺点。所以研究如何提高热电器件的性能对于热电器件的应用有重要意义。影响热电器件性能的因素可以大致分为两类，一类是对热电器件的材料进行优化，另一类在于热电器件的参数设计。[2]其中热电器件参数设计的优化被研究者认为在与实际工程应用密切相关，有较大的研究价值。

1 当前热电器件优化设计存在的困难

性能预测模型被认为对优化设计有极大的影响。对于实际工程应用来说，要求预测模型能够准确反应参数与优化目标的变化关系。并且当考虑多个几何参数往往存在复杂的相互关联，给优化设计带来不便。

基于热阻模型的几何设计研究，求解存在较大误差。……