带有Dzyaloshinski-Mariya相互作用的两比特纠缠量子Otto热机和量子Stirling热机

研究了以带有Dzyaloshinski-Mariya(DM)相互作用的两比特自旋体系为工质的量子纠缠Otto热机和量子Stirling热机.两种不同热机在各自的循环过程中,通过保持其他参量不变,只有DM相互作用发生改变,从而分析热机循环中DM相互作用与热传递、做功以及效率等热力学量之间的关系.研究结果表明:DM相互作用对两种热机的基本量子热力学量都具有重要的影响,但量子Stirling热机由于回热器的使用,其循环效率会大于量子Otto纠缠热机的效率,甚至会超过Carnot效率;得到了量子Otto纠缠热机和量子Stirling热机做正功的条件.因此,在这两个纠缠体系中,热力学第二定律都依然成立.     

同轴型行波热声热机的实验研究

自行设计搭建了国际首台同轴型行波热声热机的实验装置 ,以氮气为工质 ,获得频率为1 3 7Hz的谐振声波。回热器热端温度达到 2 0 0℃左右时 ,热声热机开始起振 ,平均振幅 0 .1 4bar     

热源间定常态能量转换热机的面积特性

一、前言 自从CA效率导出以来,许多有限时间热力学结论是由活塞式热机模型得出的。这些结论,不能象经典热力学结论那样都适用于工质以定常态连续流方式工作的热机。活塞式热机模型的工质被活塞封闭于气缸中完成循环,工质吸,放热通过同一面积,诸过程完成于不同时间。而后者,构成循环的工质各过程是于不同的装置中同时完成的,当分析工质同热源间的传热不可逆性对热机循环的影响时,讨论工质吸、放热的不同传热面积很重要。本文在作者原来工作的基础上,定义了特征参数φ,ε,ι,用φ=φ(t,ε)讨论了定常态能量转换热机仅有工质与热源间传热不可逆性时,各种工况下的功率、效率、面积之间的关系,为实际热机的面积选择提供理论依据。     

以广义Redlich-Kwong气体为工质的不可逆回热式斯特林热机循环输出功率和效率

研究了热阻、回热损失和热漏等多种不可逆因素对以广义Redlich-Kwong气体为工质的斯特林热机性能的影响,给出了斯特林热机输出功率和效率的具体表达式并分析非理想回热特性及循环主要性能参数(如循环体积比及工质高低温比等)对循环输出功率和效率的影响.同时指出,只有在理想回热及无热漏的情况下,气体斯特林热机的效率才能达到卡诺效率.     

换气式空气热机实验

换气式空气热机是在其工质状态作循环变化过程中与外界有气体交换的一种热机.本文对其工作过程给出了一种物理解释.即它的高低温热源皆不能用单一温度的热源来表示.由于热机对外做功环节是整体工质所完成的,而外界对热机做功环节是对缸内部分工质所进行的,因此在一个循环过程中工质对外界所做的功比外界对缸内部分工质所做的功多,故这种热机能够实现自持工作.     

辐射对流传热对不可逆太阳能Braysson热机性能的影响

建立高温端同时辐射对流传热、低温端对流传热的不可逆太阳能Braysson热机循环新模型,探索有限速率热传导和绝热过程不可逆性等对热机循环性能的影响,基于热力学分析方法,导出热机输出功率和效率的解析表达式,数值计算结果揭示了等压温比、内不可逆参量及与热传导系数和面积有关的匹配参量等对热机性能特性的影响,所得结论不仅能导出其它不可逆太阳能热机的优化性能.且可为太阳能热机的参数设计和性能评价提供新理论参考.     

推移活塞的装配状态对分置式斯特林制冷机性能的影响

推移活塞在膨胀气缸中的工作频率对分置式斯特林制冷机的性能有较大影响,而结构设计、冷热两端压差、回热器阻力、制冷工质的粘性力、活塞阻尼等因素又影响着工作频率。其中,粘性力和活塞阻尼受推移活塞装配状态的影响而具有一定的随机性。研究了推移活塞装配状态、活塞摩擦系数对斯特林制冷机性能的影响,结果表明,在同轴装配条件下,推移活塞和气缸间隙越小,粘性力增加越快,但总体粘性力较小;非同轴装配条件下,偏心率低于0.75时,推移活塞所受到工质粘性力较小,但偏心率达到0.99时,工质粘性力迅速增加;影响制冷机性能的推移活塞阻力的主要来源是摩擦力,与粘性力同量级的摩擦力对分置式斯特林制冷机性能影响较小。     

以一维谐振子势阱中的单粒子为工质的量子热机性能分析

建立了以一维谐振子势阱中的单粒子为工质的量子热机模型.当势阱壁宽度和粒子的量子态缓慢改变时, 该热机类似于经典卡诺热机对外做功.假设势阱壁移动速度非常缓慢并且考虑热漏, 推导出量子热机循环的输出功率和效率等重要性能参数的一般表达式.通过优化分析, 获得了热机循环中各主要性能参数的最佳优化值和优化区间.     

直线电机驱动热压缩机数值模拟及实验研究

提出了一种利用活塞与气缸间间隙充当回热器的热压缩机系统,利用编制的程序,分析了充气压力,加热温度.余隙容积、活塞与气缸之间间隙.工质等对直线电机驱动的热压缩机系统性能的影响.研制了直线电机样机驱动热压缩机样机并进行了系统实验研究,得到了阻力元件、活塞与气缸壁壁间隙、热端加热温度对冷腔和热腔内压力峰-峰值的影响,表明He...     

近临界区CO_2对热声谐振管性能的影响分析

谐振管是热声热机的主要部件之一,减小声功在谐振管中的耗散对改善热声热机输出特性具有积极意义。由于近临界区流体的热物性具有特殊性,用其作为工质时将会对谐振管内的声功损耗产生重要影响。本文对声功在以近临界区CO_2为工质的谐振管中的损耗情况进行了计算和分析。结果显示,在本文的计算条件下,相较于压力较低的CO_2,采用近临界区CO_2作为工质可降低谐振管内的声功损耗,并在工作压力略低于临界压力时,谐振管内的声功损耗可达到最小值.此外,在保持谐振频率不变的情况下,采用近临界区CO_2作为工质可一定程度上缩短谐振管的长度。     

谈热机的效率

本文结合工程实际，通过分析正向斯特林回热循环，指出：热机鼓率定义式中的Q。应是在一个循环中实际付出代价的外界热源向工质提供的热量，而不宜笼统地说成是在一个循环中工质全部吸收热量的总和．     

一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机

研究了一维晶格中费曼棘齿-棘爪热机模型. 用粒子的概率主方程来描述粒子在晶格中的动力学特性, 推导出热流、 功率和效率的表达式. 通过数值计算分析势垒高度、 外力和温比对热流以及热机功率和效率的影响. 研究表明: 在粒子稳态概率流为零时, 存在非零的热流从高温库流入低温库, 类似于经典不可逆卡诺模型中的热漏; 热漏的存在使得热机的效率远远小于卡诺效率, 功率与效率之间为闭合的关系曲线, 热机为不可逆热机; 对热机性能参数进行优化, 可以使热机工作在最优性能状态下.     

空气热机平衡点的快速判定方法

对空气热机实验数据中获取的转速、温差等进行K型均值聚类和最近邻节点分类分析,获得空气热机是否达到平衡状态的快速判别方式,以及该判别方式在实验数据中表现出的区分能力和准确度．     

温库边界对布朗热机性能的影响

研究了单势垒锯齿势中,布朗粒子在外力和空间周期温度场作用下构成的布朗热机的热力学性能.考虑布朗粒子动能变化以及高、低温库之间热漏引起的热流.用Smoluchowski方程描述粒子在黏性介质中的动力学特性,推导出高、低温库的热流以及热机功率和效率的解析表达式.通过数值计算分析势垒高度、外力和温库边界对热机性能的影响.研究表明:由于动能变化和热漏引起的不可逆热流的存在,布朗热机为不可逆热机,热机的功率效率特性为一闭合的关系曲线;势垒边界与温库边界重合时,热机的功率达到最大值;通过改变温库边界的位置,可以在一定范围内提高热机的效率,但同时减小了热机的输出功率.     

热声热机的解答

传统的热机按一定的热力学循环要求,用热机的机械结构和运动规律组织工作介质的状态变化,实现热能与机械能之间的转变.热声热机则是运用热声原理在一定的几何和热力环境条件下,利用系统与工质自身性质及各个部分之间进行的一种热力学自组织过程实现热能与机械能之间的转化.实践中可以实现无运动部件的热机系统.2019年国际物理奥林匹克竞...     

带有Dzyaloshinski-Mariya相互作用的两比特XXZ模型的纠缠量子热机

以带有Dzyaloshinski-Mariya 相互作用的两比特XXZ模型为工作物质构建纠缠量子热机. 在量子热力学平衡态下, 采用Kieu的形式描述了做功与热传递.对于不同的各向异性参数, 分析了热机循环中量子纠缠与热传递、做功以及机械效率等热力学量之间的关系. 结果表明: 在这个纠缠体系中, 热力学第二定律依然成立; 机械效率的等值线图是环状曲线; 当各向异性参数Δ较小时, 热机在C₁ > C₂ 和C₁ < C₂ 两区域运行, 当增大Δ值时, 热机只在C₁ > C₂ 区域运行. 关键词： 量子热机 并发度 机械效率     

关于可调压缩比斯特林热机的物理演示实验

本文设计了一种可调节压缩比的斯特林热机装置,可实现斯特林热机的压缩比(最大体积与最小体积的比值)动态调节以及压强(p)-体积(V)曲线的实时监测.阐述了轨尺在双缸双活塞斯特林热机中实现动态调节的机理,编写了采集热机工作过程中压强和体积的Labview程序.通过调节轨尺完成压缩比的动态调节,演示了斯特林热机在不同压缩比条件下的工作状态,分析了压缩比影响斯特林热机性质的机理.该装置制作简单,可使用酒精灯作为热源,用于物理演示实验教学.     

自制热机能量转化演示仪

介绍了利用简易材料设计和制作的热机能量转化演示仪,该演示仪可以用来演示热机循环的原理和能量转换的现象.能够方便地在课堂进行演示教学,有利于学生对热学理论课中相关的知识点的理解和记忆.     

热机的第二定律效率与不可逆性

利用热机的功－熵关系和可用能概念，给出热机经二定律效率的表达式，同时了热机相对损失功的概念，并用它们比较了几个实际动力源的不可逆程度。     

关于流体流动的最大输出功率及效率

1引言传统有限时间热力学研究的模型为仅考虑温差传热的内可逆卡诺热机。事实上，存在有限势差（温度差、化学势差、压力差、电压差等）的各种装置均可应用类似分析。流体流动作功与温差传热热机间的类比性最早由Bajan[1]发现，Radcenco[2]进一步作了研究．最近，Bejan[3-4]用内可逆热机的研究方法分析了流体流动的最大功率输出问题。本文基于非线性压力流阻关系导出流体流动功率输出与效率关系，并导出了最大功率输出及其相应的效率界限，由此发现Bejan[3-4]的结果是不正确的。2物理模型和性能分析考虑图1所示活塞、气缸装置。活塞在压差…