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在能源形势以及国家政策的引导下，以综合能源梯级利用，推进低品位余热资源回收利用的用能方式已成为必然趋势，针对汽车产业与减排降碳之间存在的矛盾，温差发电技术可以将尾气低品位热源转化为高品质电能，提供车载用电器及蓄电池的辅助电力，对降低燃油消耗有重要价值。本文以汽车尾气废热温差发电装置为研究对象，针对装置的传热流动及发电效果做出模拟与优化，主要研究内容如下：
首先，基于温差发电基本原理，介绍了热端集热器、温差发电模块及冷却装置三大核心结构，建立了汽车尾气废热温差发电装置的物理模型，并构建温差发电装置的热力性能及电力学评估标准，为后续的装置评价及优化提供理论基础。
其次，以某2L发动机为研究对象，基于发动机整车性能仿真工具(GT-Power)建立一维发动机进排气系统仿真模型，获得汽车尾气废热温差发电装置入口处可靠的尾气参数，并选取发动机额定功率工况、最大转矩工况及低速转矩工况为三种代表性研究工况，作为进一步仿真分析的数值基础。
然后，基于废热温差发电装置的物理模型，分别以三种工况下尾气参数作为边界条件，利用流动模拟计算求解器(Fluent)对整体装置进行数值仿真计算，得到了温差发电装置的温度场、速度场以及模块冷热端温差的分布规律。结果表明：高温高速的汽车尾气经过废热温差发电装置后，在三种代表性工况下分别可获得输出功率75.34W至339.66W，可提供一定量的车用电器辅助电力，并且集热器内换热强度仍有较大提升空间。
最后，为了提高温差发电装置对尾气废热的吸收率及热电转换效率，通过在集热器内部添加螺旋扭带的方式对装置内流体流动进行优化研究。在三种代表性工况下，建立了包含摩擦因子f、努塞尔数Nu、强化换热性能评价指标PEC在内的强化换热评价模型，对比添加不同结构扭带下的换热强度和流动特性，结果表明：扭率为1.5，余隙比为0.8的螺旋扭带方案可以获得最佳换热效果，其PEC值为1.38，对应三种代表性工况热电转换效率可以提升33%至60%，证明了添加螺旋扭带可有效提高温差发电装置的传热流动性能及发电效果。
首先，基于温差发电基本原理，介绍了热端集热器、温差发电模块及冷却装置三大核心结构，建立了汽车尾气废热温差发电装置的物理模型，并构建温差发电装置的热力性能及电力学评估标准，为后续的装置评价及优化提供理论基础。
其次，以某2L发动机为研究对象，基于发动机整车性能仿真工具(GT-Power)建立一维发动机进排气系统仿真模型，获得汽车尾气废热温差发电装置入口处可靠的尾气参数，并选取发动机额定功率工况、最大转矩工况及低速转矩工况为三种代表性研究工况，作为进一步仿真分析的数值基础。
然后，基于废热温差发电装置的物理模型，分别以三种工况下尾气参数作为边界条件，利用流动模拟计算求解器(Fluent)对整体装置进行数值仿真计算，得到了温差发电装置的温度场、速度场以及模块冷热端温差的分布规律。结果表明：高温高速的汽车尾气经过废热温差发电装置后，在三种代表性工况下分别可获得输出功率75.34W至339.66W，可提供一定量的车用电器辅助电力，并且集热器内换热强度仍有较大提升空间。
最后，为了提高温差发电装置对尾气废热的吸收率及热电转换效率，通过在集热器内部添加螺旋扭带的方式对装置内流体流动进行优化研究。在三种代表性工况下，建立了包含摩擦因子f、努塞尔数Nu、强化换热性能评价指标PEC在内的强化换热评价模型，对比添加不同结构扭带下的换热强度和流动特性，结果表明：扭率为1.5，余隙比为0.8的螺旋扭带方案可以获得最佳换热效果，其PEC值为1.38，对应三种代表性工况热电转换效率可以提升33%至60%，证明了添加螺旋扭带可有效提高温差发电装置的传热流动性能及发电效果。