不同吹扫模式下HI分解膜反应器多目标性能优化

建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H₂回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策变量变化范围内HI转化率和H₂回收率最大两者具有一致性,但两者无法与总熵产率最小同时达到最优;相比顺流吹扫模式,逆流吹扫模式下Pareto前沿目标值均具有较高的HI转化率和H₂回收率。使用不同的决策方法选取最优解,顺流模式下的TOPSIS决策点和逆流模式下的LINMAP决策点具有较小的偏差因子可作为反应器参数设计最优解。     

工质变比热条件下内燃机循环普适特性

用有限时间热力学的方法分析空气标准不可逆内燃机循环,导出了考虑工质变比热情况下,存在摩擦及传热损失时,由两个加热过程、两个放热过程和两个绝热过程组成的普适的空气标准不可逆内燃机循环的功率与压缩比、效率与压缩比以及功率和效率的最佳特性关系,同时由数值计算分析了工质变比热和循环过程对循环性能的影响特点,比较了工质恒、变比热时循环性能差异。所得结果包含了不可逆往复式Diesel、Otto、Brayton、Atkinson、Dual和Miller 循环的性能特性。     

等温节流过程积耗散最小化

对一类普适传质规律等温节流过程进行了研究, 应用最优控制理论导出了对应于过程质量积耗散最小时最优性条件, 然后基于普适优化结果导出了传质规律[g∝(Δ p)^m]和线性传质规律[g∝Δ(μ)] 等各种特例下的优化结果, 并与熵产生最小、压力之比为常数和压力之差为常数等各种传质策略下的结果进行了比较, 给出了[g∝(Δp)^1/2], [g∝Δ(p)]和[g∝Δ(μ)] 等各种特例下的数值算例. 本文的研究结果对于实际节流过程 和设备的最优设计与运行具有一定的理论指导意义. 关键词： 等温节流 质量积耗散 最优控制 有限时间热力学     

热漏对换热器(火积)耗散最小化的影响

建立了存在热漏的换热器的传热过程模型.假定热流体与冷流体间的传热以及冷流体与外界环境间的热漏均服从牛顿传热定律,在冷流体净传热量一定的条件下,应用最优控制理论导出了换热过程(火积)耗散最小时热流体温度和冷流体温度的最优构型,并将最优路径分别与热流体温度一定和热流率一定的传统传热策略进行了比较.研究结果对于实际换热器的优化设计和最优运行具有一定的理论指导意义.     

正、反向两源热力循环有限时间热力学性能优化的研究进展

有限时间热力学所得结果具有普适性,其研究结果已成为热物理学的一个重要基础.许多学者利用有限时间热力学方法对单级和多级正、反向两热源热力循环最优性能和最优构型进行了大量研究,获得了一些比经典热力学对于工程设计和优化更具有实际指导意义的新结论.综述了利用有限时间热力学理论对不同传热规律下单级和多级正、反向两热源热力循环最优性能和最优构型研究的最新进展,包括不同传热规律下内可逆和不可逆卡诺热机、制冷机和热泵循环的最优性能研究进展,两热源热机、制冷和热泵循环最优构型及多级复杂热力系统最优构型研究进展.     

不可逆量子自旋布雷顿制冷机最优性能

本文建立了以无相互作用1/2自旋系统为工质的不可逆量子布雷顿制冷循环模型,循环由两个等磁场过程和两个不可逆绝热过程组成。模型考虑了热阻、内摩擦、旁通热漏三种不可逆损失。应用有限时间热力学理论、量子主方程和量子半群方法,本文导出了该制冷机的循环周期、制冷率和制冷系数。应用数值计算和图例,给出了量子布雷顿制冷机的制冷率和制冷系数最优性能,并分析了量子摩擦和旁通热漏对其最优性能的影响。     

射流通道内方柱发热器件的几何设计北大核心CSCD

基于构形理论,建立了二维射流通道内导热基座上方柱离散热源的散热优化模型.给定离散热源的总纵截面面积和热源高度为约束条件,以系统最高温度和熵产率为优化目标,以各热源的长度比为优化变量进行了几何设计,并分析了射流速度和热源间距对热源最优构形的影响.当射流速度和热源间距给定时,均存在最优长度比使系统最高温度和熵产率最低,但对应不同射流速度和热源间距的最优长度比不同.研究结果可为方柱发热器件的热设计提供理论指导.     

工质变比热对不可逆Otto循环性能的影响

用有限时间热力学的方法分析空气标准Otto循环,由数值计算给出了存在不可逆损失和工质变比热时循环功率与压缩比、效率与压缩比以及功率和效率的特性关系,分析了工质变比热对不可逆Otto循环性能的影响特点,通过分析可知工质变比热特性对不可逆Otto循环性能有较大影响,在实际循环分析中应该予以考虑,本文所得结果对实际内燃机的设计有一定的指导意义。     

单级多单元热电制冷机制冷率优化

以不可逆单级多单元热电制冷机为研究对象,综合考虑热电单元内部效应、热电单元尺寸、热电材料物性随温度变化的特性、外部有限速率传热不可逆性,建立了较完备的有限时间热力学模型。在有限速率传热、有限尺寸(给定换热器总热导率、热电单元总数等)约束下,同步优化工作电流、热电单元尺寸和换热器热导率分配,得到装置的最大制冷率,并分析了重要参数对最大制冷率及最优变量的影响,所得结果可为热电制冷机设计提供指导。