1.一种汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于，具体步骤如下：步骤1，测量汽车尾气温差发电器换热器底板、散热器底板和陶瓷板和PN结的导热热阻；

步骤2，测量并计算空气对扩张腔表面的对流换热系数以及冷却水对散热器表面的对流换热系数；

步骤3，测量温差发电片的热端温度Th和冷端温度Tc ；

步骤4，计算汽车温差发电器的输出功率Poutput ；

步骤5，计算汽车温差发电器因增大扩张比而引起的排气背压损失；

步骤6，计算渐缩式温差发电系统的净输出功率Pnet ；

步骤7，比较净输出功率 和 的大小，若 ，则继续增大扩张比m，重复以上步骤，直到 ；

所述步骤3具体如下：

测量温差发电片的热端温度Th和冷端温度Tc ：得出换热器从空气中吸收的热量为： （7）

式中， 为空气和换热器表面的对流换热系数， 为空气和换热器表面的接触面积，和 分别是空气的进口和出口温度， 为扩张腔底板的温度；

冷却水从散热器中带走的热量为： （8）

式中， 为冷却水和散热器表面的对流换热系数， 为冷却水和散热器表面的接触面积， 和 分别是冷却水的进口和出口温度， 为散热器底板的温度；

温差发电系统工作过程中，空气和水的内能的改变量分别近似等于扩张腔的吸热量和散热器的散热量，可以计算如下： （9）

（10）

式中， 为空气的比热容， 为空气的质量流量， 为冷却水的比热容， 为冷却水的质量流量；

从温差发电系统的总热阻出发，扩张腔的吸热量和散热器的散热量可以计算如下： （11）

（12）

其中， ， ；

式中， 为温差发电片的热端温度， 为温差发电片的冷端温度， 为上陶瓷板或下陶瓷板的导热热阻， 为换热器底板的导热热阻， 为散热器底板的导热热阻；

在温差发电片的热端和冷端之间，产生和传导的热包括傅里叶热、帕尔贴热和焦耳热，因此换热器的吸热量和散热器的散热量可以被描述为： （13）

（14）

其中， （15）

（16）

（17）

（18）

式中， 为温差发电材料的塞贝克系数，为热电效应下产生的电流， 为温差发电模块的总内阻，N为PN结的对数；

热电材料参数值取其积分中值，即： （19）

（20）

（21）

结合 公 式（7）‑（1 5）共 有 9 个方 程 并 且 有9 个 未 知 数，分 别 为 ： 可以在初始条件Tei 和Twi 下通过迭代求解得到；即计算得到温差发电片的热端Th、冷端温度Tc和扩张比m之间的关系： （22）。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤1具体如下：扩张腔底板的导热热阻为：

（1）

式中， 为与下陶瓷板相接触的扩张腔厚度， 为换热器底板的热导率， 为扩张腔底板的横截面积；

散热器底板的导热热阻为：

（2）

式中， 为与上陶瓷板相接触的散热器底板的厚度， 为散热器底板的热导率， 为散热器底板的横截面积；

陶瓷板的导热热阻为：

（3）

式中， 为陶瓷板的厚度， 为陶瓷板的热导率， 为陶瓷板的横截面积；

PN结的导热热阻为：

（4）

式中， 为P型或N型半导体的厚度， 为PN结的对数， 为P型半导体的热导率， 为N型半导体的热导率， 为单个P型或N型半导体的横截面积。

3.根据权利要求2所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤2具体如下：计算空气对扩张腔表面的对流换热系数以及冷却水对散热器表面的对流换热系数：根据Gnielinski经验公式，努赛尔系数表达式为： （5）

，其中Re为雷诺数；

雷诺数 ，其中 为空气或水的密度， 为空气或水的流速，D为水力直径， 为空气或水的动力粘度；

扩展腔中的湿周为 ，水力直径 ，其中b为扩展腔宽度，H为扩张腔高度；

普朗特数 ，其中 为空气或水的动力粘度， 为空气或水的比热容， 为空气或水的热导率；

空气或水的流速 ,其中 为空气或水的质量流量， 为空气或水的密度，A为空气或水的过流断面面积；

空气对换热器表面的对流换热系数或冷却水对散热器表面的对流换热系数为 ，其中 为努赛尔数，D为水力直径， 为空气或水的热导率；

联立以上，可得空气对扩张腔表面的对流换热系数 与扩张比m之间的关系： （6）。

4.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤4具体如下：计算汽车温差发电器的输出功率Poutput，由温差发电片的塞贝克系数、内阻、两端温度以及负载电阻确定，即： （23）

其中，为逐渐增大的第 个扩张比， 为温差发电片的塞贝克系数， 为第 个扩展比所对应的温差发电片的热端温度， 为第 个扩张比所对应的温差发电片的冷端温度，为温差发电模块的总内阻， 表示负载电阻。

5.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤5具体如下：计算汽车温差发电器因增大扩张比而引起的排气背压损失： （24）

其中， 为尾气的质量流量，g为重力加速度，Hf为流体流动引起的沿程水头损失，Hlocal为流体流动引起的局部水头损失；

另外，沿程水头损失 为：

（25）

（26）

其中， 、l、D、v和Re分别是沿程阻力系数、流动长度、水力直径、流体平均速度和雷诺数；

局部水头损失可通过以下公式计算得到： （27）

（28）

其中，ζ为渐缩管的局部阻力系数， v为尾气流动的平均速度，g为重力加速度，d为出口直径，b为扩张腔宽度，m为扩张比；

联立求得排气背压损失 和扩张比 之间的关系为; （29）。

6.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤6具体如下：计算渐缩式温差发电系统的净输出功率Pnet，并绘制曲线图，即：Pnet =Poutput ‑Ploss （30）。

7.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电器的热交换腔室的结构设计方法，其特征在于：所述步骤7具体如下：比较净输出功率 和 的大小，若 ，则继续增大扩张比m，重复以上步骤，直到 。