温差发电技术因无运动部件、结构稳定可靠等优点,逐渐应用于余热回收领域。但是在余热回收过程中存在大量的热量损失,而端部温度差的大小直接影响热电转换效率。鉴于此,需要对温差发电技术在余热回收领域中的应用作进一步研究,提高热量传递效率和热电转换效率。本文采用数值模拟和实验研究相结合的方法对余热利用设备的强化传热和发电特性进行了研究,主要研究内容包括:（1）为保证余热系统的高效性,本文采用了由十六烷基三甲基溴化铵和十二烷基苯磺酸钠混合而成的分散剂,并通过两步法制备了不同质量分数的Cu O-H2O纳米流体。对蛇的蜿蜒行进路线进行三角函数抽象提取,设计不同角频率、振幅和相移的仿生强化结构,并应用于换热系统。通过搭建强化传热实验台,研究了纳米流体浓度和仿生强化结构对换热系统热工-水力特性的影响,同时采用综合评价指标对换热系统的综合性能进行了评价。实验结果显示,换热系统的努塞尔数随纳米颗粒浓度的增加而增加,在换热性能增强的同时,换热系统的流动阻力也随着增加。纳米流体质量分数为5%时,具有最佳的综合性能。余热利用设备的换热性能随着蛇形仿生通道的角频率、振幅和相移的增加而增加。当蛇形仿生结构的参数为ω=30rad/s、A=3mm、α=180°时,换热系统的综合性能最佳。（2）在实验研究的基础上,本文建立了换热系统的物理模型,通过数值模拟的方法分析了换热系统的传热特性和流场特性。研究了不同角频率、振幅和相移的仿生强化结构对换热系统性能的影响,并与实验结果进行了对比。通过数值模拟重点揭示了换热系统内部工质的流动状态、流速分布、产生的漩涡数量和换热器底部的温度分布以及温度梯度分布特性,为换热器的优化设计提供了依据。数值结果显示,余热利用设备换热性能随角频率、振幅、相移增加而增加的原因在于流体的湍流度随着角频率、振幅和相移的增加而增加,最终使得旋涡数量增加,对流体流动产生更强烈的干扰,使得传热增强。（3）通过耦合换热系统和发电模块,搭建了余热利用发电实验台。通过实验研究了纳米流体质量分数、雷诺数和不同仿生通道结构（角频率ω=20rad/s,25rad/s,30rad/s,振幅A=1 mm,2 mm,3mm,相移α=0°,90°,180°）对发电特性的影响。基于输出功率、开路电压以及热电转换效率等指标对实验装置的发电性能进行了评价与分析。结果显示,当仿生结构参数为ω=30rad/s、A=3mm、α=180°时,余热回收装置的开路电压、最大输出功率和热电转换效率均达到最大值,相较于仿生结构参数为ω=20rad/s、A=1mm、α=0°,开路电压、最大输出功率和热电转换效率分别提升了6.62%,15.85%和23.7%。