Комп’ютерне моделювання процесу екструзії стрічкових термоелектричних матеріалів на основі Bi2Te3
Ключові слова:
моделювання, екструзія, стрічковий термоелектричний матеріалАнотація
Оскільки в процесі гарячої екструзії термоелектричних матеріалів у вигляді стрічкових структур заготовки матеріалу деформуються в практично ідеальних пластичних умовах, при оптимізації обладнання для отримання таких матеріалів може бути використано наближення в’язкої рідини. Це дозволяє проводити комп’ютерне моделювання процесу екструзії з використанням теорії гідродинаміки, де матеріал розглядається як рідина з дуже високою в'язкістю, яка залежить від швидкості і температури. У роботі наведено результати об’єктно-орієнтованого комп’ютерного моделювання процесу гарячої екструзії термоелектричного матеріалу на основі Bi2Te3. Розглянуті випадки отримання термоелектричних матеріалів у вигляді стрічкових структур для різних конфігурацій матриці. Отримано розподіли температури та швидкості протікання матеріалу у матриці, а також поля швидкостей матеріалу на виході з матриці, які безпосередньо впливають на структуру отриманого матеріалу та його термоелектричні властивості. Бібл. 6, рис. 5, табл. 1.
As long as in the process of hot extrusion of thermoelectric materials in the form of tape structures, billets of material are deformed under practically perfect plastic conditions, when optimizing equipment to obtain such materials, viscous fluid approximation may be used. This allows a computer simulation of the extrusion process using the hydrodynamic theory, where material is regarded as a fluid with a very high viscosity, which is a function of velocity and temperature. This paper presents the results of an object-oriented computer simulation of the process of hot extrusion of Bi2Te3 based thermoelectric material. Cases of producing thermoelectric materials in the form of tape structures for various matrix configurations are considered. The distributions of temperature and flow velocity of material in the matrix are obtained, as well as material velocity fields at the exit from the matrix which directly affect the structure of resulting material and its thermoelectric properties. Bibl. 6, Fig. 5, Тabl. 1.
Посилання
1. Bulat L.P. (2002). Thermoelectric cooling. St.-Petersburg: St.-Petersburg State Academy of Cool and Food Technologies.
2. Sabo E.P. (2006). Technology of chalcogenide thermoelements. Physical fundamentals. J.Thermoelectricity, 1, 45-66.
3. Patent of RF 2475333 C1 (2011). Sorokin A.I., Parkhomenko Yu.N., Osvenskyi V.B., Lavrentiev M.G., Karataiev V.V., Drabkin I.A. Extrusion process of thermoelectric material based on bismuth and antimony chalcogenides [in Russian]. .
4. Lavrentiev M.G., Osvenskyi V.B., Mezhennyi M.V., Prostomolotov A.I., Bublik V.T., Tabachkova N,Yu. (2012). Teoreticheskoie i eksperimentalnoie issledovaniie formirovaniia struktyry termoelektricheskogo materiala na osnove tverdykh rastvorov (Bi, Sb)2Te3 poluchennogo metodom goriachei ekstruzii [Theortical and experimental research on the formation of structure of thermoelectric material based on (Bi, Sb)2Te3 solid solutions obtained by hot extrusion method. XIII Interstate Workshop “Thermoelectrics and Their Applications” (St.Petersburg, Russia, 2012).
5. Lysko V.V. (2019). Viscous fluid approximation when simulating Ві2Те3 based thermoelectric material extrusion process.
6. Fluid-structure interaction in aluminum extrusion (2008). Structural Mechanics Module Model Library. COMSOL AB, p. 301-316.
