基于最小热量传递势容耗散原理的导热优化

导热是一个不可逆过程,它的优化遵循最小热量传递势容耗散原理。本文根据该原理,对体点问题中的高导热材料布置进行了优化。当域内导热系数的积分为定值时,最小热量传递势容耗散对应于导热系数与当地热流成正比,即全场的温度梯度均匀。以温度梯度均匀化为准则,利用仿生优化方法得到了域内有均匀和非均匀热源时高导热材料的最优布置。     

变质量系统相对论力学速度空间中的变分原理

本文给出变质量系统相对论力学速度空间中的变分原理，由此得到变质量系统相对论力学的Ｌａｇｒａｎｇｅ方程。     

基于变分原理的二维热传导方程差分格式

研究二维热传导方程的差分数值模拟.用变分原理在不规则结构网格上建立热流通量形式的差分格式.将热流通量作为未知函数求泛函极值,并与温度函数联立求解.克服通常九点格式用插值方法计算网格边界上的热传导系数和网格结点上的温度所引入的误差.     

具体热源的湍流对流中热量传递势容耗散的界

本文从数学上确定了具体热源的湍流对流中时均热量传递势容耗散的上界和下界,该上界和下界反映了体热源对湍流对流中热量传递势容耗散的影响.其上界表明具体热源的湍流对流中时均热最传递势容耗散不会大于导热情况下时均热量传递势容耗散;其下界表明,给定湍流流场的统计特性,即在某种意义上,粘性耗散一定,这时时均热量传递势容耗散可能达到的下界依赖于体热源和速度的时均值.     

互补变分原理及其在微扰理论近似中的应用

以正则变分和线性变分函数为基础，对互补变分原理作了论证，推导出二阶能量修正的上界和不受任何条件限制的下界，对具体计算方法作了详细的研究，得出互补变分原理在微扰理论近似中的应用，所求氢原子和极化率结果比一般的发法的微扰法所得结果更接近于实验值，并指出这理论可以推广应用到激发态或处理高阶修正问题。     

不同积分变分原理的统一

依据定量因果原理的数学表示，统一地导出了Lagrange量中含坐标关于时间一阶、二阶导数 的积分型的Hamilton原理、Voss原理、Hlder原理和Maupertuis-Lagrange原理等，给出了 这些原理的本质联系和统一描述.得出f₀=0并不是通常的保持Euler-Lagrange方 程不 变的结果，而是满足定量因果原理的结果.还得出Lagrange量的所有的积分型变分原理等价 地对应于两类满足定量因果原理的不变形式.同时发现所有积分型变分原理的运动方程都是E uler-Lagrange 方程，但不同条件的变分原理所对应的不同群Ｇ作用下的守恒量是不同 的.从而可对过去众多零散的积分型变分原理有一个系统和深入的理解，并使这些变分原理 自然地成为定量因果原理的推论. 关键词： 变分原理 因果原理 运动方程 对称性     

理想不可压缩MHD的广义变分原理

本文应用钱伟长方法,在前工作的基础上,在一定的条件下,探讨了理想不可压缩的磁流体力学(MHD)的广义变分原理。     

旋转磁流体系统的变分原理及稳定性条件

本文舍去多方近似,从完整的MHD方程出发,对一个具有粘性,可压缩性,及自引力的旋转MHD系统给出变分原理和稳定性条件。     

Boussinesq方程组的广义变分原理

半反推法是何吉欢为了寻求物理问题的变分原理而提出的,可避免由拉氏乘子法引起的临界变分现象. 应用半反推法分别获得了描述水波运动的两类Boussinesq方程组的一族广义变分原理,并验证了它们的正确性. 关键词： 半反推法 广义变分原理 Boussinesq方程组     

事件空间中力学系统的微分变分原理

研究事件空间中力学系统的微分变分原理.基于D'Alembert原理，建立了事件空间中力学系统的D'Alembert-Lagrange原理、Jourdain原理、Gauss原理和万有D'Alembert原理，给出了这些原理的Euler-Lagrange参数形式、Nielsen参数形式和Appell参数形式，并导出了万有D'Alembert原理的Mangeron-Deleanu参数形式. 关键词： 分析力学 事件空间 微分变分原理     

导热优化中的最小传递势容耗散与最小熵产

为了比较分析强化传热中存在的熵产最小化和传递势容耗散最小化两种不同的方法,针对体点问题,根据这两种方法对导热系数分布进行了优化。数值计算和理论分析的结果表明,根据最小传递势容耗散原理得到的结果优于最小熵产原理得到的结果。其原因在于传递势容耗散最小的优化目标是提高热量传递效率,而熵产最小的优化目标实际上是减少可用能损失。     

导热与弹性系统及导电的相似性

本文将导热系统与弹性力学系统以及带电系统类比,发现这三种不同类型的系统在输运方面具有一致的行为特征,有相同的数学表达方式。都是在强度量的作用下,广延量的输运过程。强度量在被传递的广延量上的累积效果由广义功反映,广义功就是传递过程中的传递能力,传递能力在过程中有损耗。定义了导热过程中的热力功,它等于传热温度与传递的热量的乘积,反映了温度在传热量上的累积效果。热力功是传递中的热量传递势容,总热力功等于系统热量传递势容的改变量,热量传递势容表示物体的导热能力。     

激波内部的导热问题

本文从实际气体有粘流的激波厚度解,用分子运动论讨论了激波内部导热问题,并且通过重组范诺流和瑞利流的选加提出了激波中导热问题的物理模型和相应的定态激波非平衡态不可逆过程的模型。证明了激波是一种负熵流波,是依靠激波波速输运热流的热波。     

稳态导热中的非傅立叶效应

基于热质与热质势的概念,研究了稳态条件下的导热规律.结果表明:热量在输运过程中受到来自热质势场的驱动力以及来自介质的阻力,当两者平衡时,热量的输运规律满足傅立叶导热定律;当惯性力不能被忽略从而两者不平衡时,热量将被加速,热流密度和温度梯度之间的线性关系不再成立,表现出明显的非傅立叶效应.用数值模拟定量地研究了非傅立叶效应对稳态导热过程的影响.     

不同目的热优化目标函数:热量传递势容损耗与熵产

热量传递势容(势容)反映了物体的导热能力,在导热过程中势容有损耗,对应于势容损耗最小的导热过程效率最高,传热速率最大。熵反映了过程的不可逆性,在导热过程中熵有增加(熵产),对应于熵产最小的过程是系统做有用功的能力((?))损失最小的过程。以势容损耗和熵产为目标函数,分别对导热平板和圆形导热管进行了导热优化计算。以势容损耗作为目标函数的优化,要求沿传热方向温度的梯度为常数,结果是系统具有最大的导热能力。以熵产作为目标函数的优化,要求沿传热方向温度的自然对数的梯度为常数,结果是系统具有最小的(?)损耗。     

二维方腔内对流换热的场协同分析

通过对协同方程的求解,得到在二维方腔内换热效果最优的流场形态随粘性阻力的增加而转变的现象。本文利用附加体积力和挡板的手段,用数值方法再现了粘性耗散不同时最优流场的几种流动形态。不同工况下的数值结果证实了换热效果较好的流动形态会随着粘性阻力的增加而发生转变的观象。最后,讨论了挡板热导率等参数对换热效果的影响。     

热学中的新物理量

通过与力学、电学的比拟,在热学中引入了热量的势、势能、速度、动能等新的物理量,从而可建立热量运动的守恒方程组.热量传递是不可逆过程,耗散的是热量的"能量".以耗散最小(热阻最小)为目标函数,就能对传热过程进行优化.傅立叶导热定律是热量运动方程在不计动量变化条件下的简化.在极端(低温、超高速、纳米尺度)条件下不再适用,引入新物理量后,能阐明热波、导热系数尺度效应等"超常"物理现象.     

分形多孔介质中的热传导

本文将多孔介质视为由骨架和空隙组成的二元混合介质,研究了多孔介质中的热传导过程,发现分形结构中的导热规律与孔隙的分布有关,存在着与实体导热完全不同的特征。计算表明,分形介质中的导热过程除了与基质(骨架)的分形维数有关外,还与基质率以及反映介质中热量传递动态过程有关。     

层流对流换热中的势容耗散极值与最小熵产

在一定的约束条件下,存在一个最优的速度场,它能够使得温度场和速度场的协同程度最好,从而使得对流换热的整体传热性能达到最优。目前对传热效果的评价存在熵产最小化和势容耗散取得极值两种不同的准测。分别根据这两种优化准则,用变分方法推导了在粘性耗散一定的条件下,稳态无内热源的层流对流换热的场协同方程,并对方腔内对流换热问题进行了优化。数值计算结果表明,势容耗散取得极值时的换热效果优于熵产最小的结果,因此势容耗散极值原理更适合做为对流换热的优化准则。