新型热电热泵冷风机的性能研究

设计了一种新型热电热泵冷风机,建立了基于热阻网络法和换热器理论的热电热泵冷风机的数学模型,推导得出了能够有效表征该热电风机制冷性能的多参数耦合方程,并利用该模型分析了制冷片工作电流、散热热阻和新风流量的影响。然后以最大效率和最大制冷量、最小制冷片冷热端温差为综合最优为目标,对以上影响因素提出了最优控制方案,并进一步讨论了热电热泵风机的性能优化方法。该多参数耦合分析方法,对于热电冷风机的研究具有很好的参考价值。     

基于一维弹道导体的三端纳米线制冷机的性能优化

基于一维弹道导体,建立了三端纳米线制冷机模型.该模型是由一个中间空腔和左右电子库组成,中间空腔和两电子库通过一维纳米线导体进行连接.利用朗道方程和基本热力学公式推导出两电子库之间电荷流和能量流的表达式,进而得出该制冷机模型的工作区间,然后分析其性能特征并讨论制冷机性能优化.研究表明:不同的参数下该制冷机会有不同的制冷区间,但每个制冷区间都存在一个温差上限,超过该温差,此装置将不能进行制冷.制冷率随制冷系数变化的特征曲线为回原点扭叶型曲线,这为衡量该制冷机性能提供了重要指标.尽可能减小纳米线的能级宽度会提高该制冷机的工作性能.     

温差电现象物理教学演示仪

利用半导体制冷片既可由温差产生电能输出又可由输入的电能制冷的原理,研制了可用于物理教学演示的温差电现象演示仪。     

基于单片机和半导体制冷片的热敏电阻实验

介绍了半导体制冷片的基本结构,基于单片机和半导体制冷片设计了热敏电阻温度特性研究实验,设计完成了温度特性研究系统的硬件电路和软件构造,探讨了单片机和半导体制冷片在物理实验中的应用.此实验平台具有很好的扩张性,可用于设计组成各种温度控制类的实验内容.所完成的温度特性研究实验系统具有集成度高、体积小、使用方便等特点.     

焊料层对热电制冷器性能的影响分析

热电制冷器广泛应用于热电制冷和热电发电等领域。建立了热电制冷器热电性能的三维有限元模型,进行多物理场耦合计算,考虑热电材料对温度的依赖性,对两种型号的热电制冷器中焊料层部分的结构尺寸进行了不同工况下的研究分析,对比不同焊料厚度和截面边长对热电制冷器最大温差及热电转换效率的影响。结果表明,焊料层截面边长和厚度对热电制冷器的最大温差影响显著,截面边长为热电壁尺寸的0.95～1.007 86范围内热电制冷器的最大温差能提升10 K,并且在0.970 59～0.975范围内达到最佳;厚度为0.08～0.093 3 mm时既能满足经济性又能使热电制冷器的最大温差提高13 K。     

带有压缩机余热温差发电装置的家用空调性能试验研究

世界范围内的能源危机和环境污染日益严重,为了充分利用家用空调系统中的低品位能,提高空调性能,降低空调能耗,对带有温差发电装置的家用空调性能进行了试验研究。试验结果发现:在额定制冷工况下,利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。温差发电装置中发电片冷热端最大温差为17.5℃,平均温差为13.2℃,冷热端温差较小。系统性能还可通过改变冷却方式和优化系统来提高。因此,温差发电技术在家用空调余热回收方面具有广阔的应用前景。     

仿生辐射制冷的研究进展

辐射制冷是一种通过光谱调控来实现降温的新型制冷技术,相比于传统的主动制冷技术,如吸收式制冷、压缩制冷等,具有独特的优势,在环境保护和能源利用方面具有重要意义.本文首先从辐射制冷的基本原理出发,介绍了自然界中生物所具有的辐射降温特性.不同生物通过其材料、微观结构、行为等实现辐射制冷调控,为人类探究新型辐射制冷材料和器件带来了启发.本文也归纳了生物的辐射制冷机制,总结了生物结构的优化方法,并介绍了当前仿生辐射制冷的研究进展,对仿生辐射制冷的研究方向、应用前景和材料制备方法进行了展望.高功率、智能化的辐射制冷材料和器件是未来仿生辐射制冷的重要发展方向,先进微纳加工技术的融入将使仿生辐射制冷在未来具有更广阔的市场和应用.     

具有半导体制冷的新型膜蒸馏组件性能实验研究

设计了一种新型的半导体制冷空气隙膜蒸馏系统,将具有半导体制冷的冷腔与膜蒸馏系统的热腔有机地结合起来。实验研究了半导体输入电流、冷却水流量及热液温度对通量的影响。实验表明:冷却水流量900 L/h,输入电流8 A时的冷壁温度平均为5℃,制冷面各测点的温差最大只有0.5℃,制冷面温度均匀;实验工况8~12 A,冷却水流量300L/h时,膜通量随半导体输入电流的增大而增大。本文的研究为小型半导体制冷空气隙膜蒸馏系统的理论与应用研究奠定了基础。     

一种微型温差电制冷器建模与性能分析

温差电制冷技术广泛应用在半导体的降温和制冷中,但由于半导体器件的尺寸越来越小,导致传统的温差电制冷理论和方法不再适用新的环境,尤其是在微型半导体器件中,非线性的热传导规律导致制冷模型和分析方法都发生了改变.文中在深入研究了微型半导体器件中,温差电制冷技术的工作原理和过程.在此基础上,提出了一种微型温差电制冷器的建模方法...     

混合工质充注量/配比对自复叠制冷循环特性影响

混合工质充注量、混合工质配比以及外界环境温度是自复叠制冷循环工作特性重要影响因素.本文提出新的定密度法研究变工况下自复叠制冷循环的工作特性.建立了组成系统部件热力学数学模型,分析了混合工质充注量、混合工质配比以及外界环境温度等参数对自行复叠制冷循环的工作特性影响,并得出有指导意义结论.     

Crystal LiNbO<Subscript>3</Subscript>-Ho<Superscript>3+</Superscript>: Material for optical cooling

The possibilities of LiNbO₃-Ho³⁺ crystals for optical cooling based on the anti-Stokes luminescence in the wavelength range 2000-2200 nm are investigated. The efficiency and cooling temperature under the continuous wave (CW) excitation at the wavelengths 2035-2071 nm by ~100 W power are estimated. It is shown that under the CW excitation at 2035 nm wavelength the maximum cooling temperature is equal to 2.5 K, and at 2071 nm wavelength is equal to 10.9 K.     

冷源冷量对压缩/喷射制冷系统性能影响的实验研究

实验研究了喷射器的最优喷嘴距及在此条件下,冷凝器进水冷量对喷射器及双蒸发压缩/喷射制冷系统性能的影响,同时对双蒸发压缩/喷射制冷系统与蒸汽压缩制冷系统进行了对比研究。结果表明:喷射器引射系数随冷凝器进水冷量的增大而减小,喷射器升压比随冷凝器进水冷量的增大而增大;双蒸发压缩/喷射制冷系统COP_P随冷凝器进水冷量的增加先快速增加后缓慢减小,冷凝器进水冷量存在一个合理值,当冷凝器进水冷量控制在17.81 kW时,系统性能最好;高温蒸发器的制冷量约占系统总制冷量的88%,低温蒸发器的制冷量约占系统总制冷量的12%;在不同的冷凝器进水冷量下,双蒸发压缩/喷射制冷系统比蒸汽压缩制冷系统COP提高约36%左右。     

Experimental realization of maximum confidence quantum state discrimination for the extraction of quantum information

We present the first experimental demonstration of the maximum confidence measurement strategy for quantum state discrimination. Applying this strategy to an arbitrary set of states assigns to each input state a measurement outcome which, when realized, gives the highest possible confidence that the state was indeed present. The theoretically optimal measurement for discriminating between three equiprobable symmetric qubit states is implemented in a polarization-based free-space interferometer. The maximum confidence in the measurement result is 2/3. This is the first explicit demonstration that an improvement in the confidence over the optimal minimum error measurement is possible for linearly dependent states.     

基于(火积)耗散率最小的“盘点”冷却流道构形优化

基于构形理论, 以(火积)耗散率最小为优化目标, 对冷却流道的“盘点”传热问题进行构形优化, 得到冷却流道的圆盘构造体最优构形. 结果表明: 对于扇形单元体, 在其泵功率给定的条件下, 存在最佳展弦比使得扇形单元体无量纲当量热阻取得最小值; 对于一级树状圆盘, 在其总泵功率给定的条件下, 存在一级与单元级最佳流道宽度比和扇形单元体最佳无量纲半径使 得一级树状圆盘无量纲当量热阻取得最小值, 且一级与单元级最佳流道宽度比仅与单元体分支数有关. 当中心圆盘半径等于0时, 一级树状圆盘最终退化成辐射状圆盘, 此时一级树状圆盘半径为临界半径. 当一级树状圆盘半径大于临界半径时, 需对圆盘冷却流道采用树状布置, 反之则采用辐射状布置. 存在最佳单元体分支数使得无量纲当量热阻取得最小值, 这与高导热材料通道的“盘点”导热构形优化结果有明显区别. (火积)耗散率最小和最大温差最小的一级树状冷却流 道圆盘构造体最优构形是不同的. 与最大温差最小的冷却流道圆盘构造体相比, (火积)耗散率最小的冷却流道圆盘构造体当量热阻得到极大降低, 其整体传热性能得到明显提高. 因此, (火积)耗散极值原理与对流构形优化相结合, 有助于进一步揭示(火积)耗散极值原理在传热优化方面的优越性. 关键词： 构形理论 (火积)耗散率 冷却流道 广义热力学优化     

Neural networks with low levels of activity: Ising vs. McCulloch-Pitts neurons

The performance of neural networks used as associative memory for uncorrelated patterns with prescribed mean activity is analyzed within the replica symmetric mean field theory. The optimal representation of the possible states of the neutrons, active or inactive, is found to depend on the mean activity. For activity equal one half Ising neurons and for low activities McCulloch-Pitts neurons are optimal. In this optimal representation the noise due to noncondensed patterns is reduced.     

不可逆自旋量子制冷循环参数的优化设计

基于量子主方程和半群逼近方法，研究以许多无相互作用的自旋-1/2系统为工质的、由两个绝热和两个等磁场过程组成的不可逆量子制冷循环的一般性能特性。导出循环的性能系数、制冷率和输入功率等重要性能参数的表达式。应用数值求解，对受有限循环时间约束的制冷率进行了优化，计算了最大制冷率和相应的最佳性能参数，确定了性能系数的最佳区域和工质温度及两个等磁场过程时间的优化范围。进而详细分析了高温下循环的优化性能，所得结果被进一步推广，以致可直接用来描述由自旋-J系统为工质的量子制冷循环的性能。     

Improving the fidelity of continuous-variable quantum teleportation by tuning displacement gain

The fidelity of teleportation of continuous quantum variables can be improved by tuning the local displacement gain. We investigate the optimization of the fidelity for the teleportation of Schrodinger cat states, and of coherent states. It is found that the gain corresponding to the maximum fidelity is not equal to one for the two input states in the case of the small squeezing degree of the entanglement resource, while unity displacement gain is the best choice for teleporting arbitrary quantum states in the case of large squeezing.     

Off-resonant two-photon-assisted electron transfer between quantum dots

Electron transfer between bound states of remote quantum dots driven by an off-resonant electromagnetic pulse is analyzed. In the case of nearly equal energies of the states, a two-photon transfer mechanism related to the high-frequency off-resonant Stark effect is proposed. An equivalent transformation is used to derive an effective Hamiltonian that provides a basis for correct treatment of continuum (conduction-band) states. It is shown that optimal conditions for electron transfer correspond to quasi-resonant excitation of states near the lower edge of the continuum. The characteristics of the process are evaluated.     

新型双级间接蒸发冷却系统性能理论研究

本文提出了一种新型双级间接蒸发冷却(IEC-TIEC)系统,其中普通叉流回热式间接蒸发冷却器(IEC)与热电辅助间接蒸发冷却器(TIEC)串联运行。建立了该系统的物理及数学模型,在不同热电制冷模块的运行参数(工作电流及模块数量)条件下,对比分析了新型双级间接蒸发冷却系统与单级热电辅助间接蒸发冷却(TIEC)系统的性能,结果表明IEC-TIEC系统的COP与露点效率均优于单级TIEC系统;研究了一次空气入口参数(温度、相对湿度、质量流量)对IEC-TIEC系统的COP与露点效率的影响规律。此外,对系统的四种不同质量流量分配比进行了优化分析,结果表明,存在最佳的质量流量分配比使得系统COP最大;在系统总换热面积一定的约束条件下,对系统中叉流回热式间接蒸发冷却器换热面积占系统总换热面积的比值进行了优化。     

新型双级间接蒸发冷却系统性能理论研究

本文提出了一种新型双级间接蒸发冷却(IEC-TIEC)系统,其中普通叉流回热式间接蒸发冷却器(IEC)与热电辅助间接蒸发冷却器(TIEC)串联运行。建立了该系统的物理及数学模型,在不同热电制冷模块的运行参数(工作电流及模块数量)条件下,对比分析了新型双级间接蒸发冷却系统与单级热电辅助间接蒸发冷却(TIEC)系统的性能,结果表明IEC-TIEC系统的COP与露点效率均优于单级TIEC系统;研究了一次空气入口参数(温度、相对湿度、质量流量)对IEC-TIEC系统的COP与露点效率的影响规律。此外,对系统的四种不同质量流量分配比进行了优化分析,结果表明,存在最佳的质量流量分配比使得系统COP最大;在系统总换热面积一定的约束条件下,对系统中叉流回热式间接蒸发冷却器换热面积占系统总换热面积的比值进行了优化。