《布朗熱機的熱力學性能特徵及其最佳化理論》是依託南昌大學，由何濟洲擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：布朗熱機的熱力學性能特徵及其最佳化理論
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：何濟洲
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著系統的尺寸接近納米或分子的量級，熱漲落開始起著一個有意義的作用。如何使納米系統（或器件）能夠與熱漲落協調地工作，這是人們普遍關心的問題。本項目中，我們把漲落理論、隨機理論、電子輸運理論、不可逆熱力學理論、有限時間熱力學理論套用於粒子輸運所伴隨的熱傳輸過程，將理論分析和數值模擬相結合，主要研究慣性Buttiker-Landauer（BL）熱機和量子布朗電子熱機的熱力學性能特徵及其最佳化性能。並具體分析（1）可能的不可逆因素是什麼？（2）如何擬制不可逆因素，使之能接近卡諾效率，（3）分析這些不可逆因素以及熱機結構參數或外控制參數如何影響布朗熱機的熱力學性能特徵？（4）其最佳化運行模式是怎樣的，以及如何獲得更實際的效率界限？擬在一般層面上全面理解非平衡熱力學理論，尋找巨觀和微觀熱力學理論的異同點。
結題摘要
隨著系統的尺寸接近納米或分子的量級，熱漲落開始起著一個有意義的作用。如何使微納米系統（或器件）能夠與熱漲落協調地工作，這是人們普遍關心的問題。本項目中，我們把漲落理論、隨機理論、隨機主方程、電子輸運理論、量子熱力學理論、不可逆熱力學理論、有限時間熱力學理論套用於微觀或介觀體系的熱力學循環過程中，將理論分析和數值模擬相結合，主要研究了以量子點系統、布朗粒子、自由電子、q比特、自旋系統、諧振子系統、二能級和多能級量子系統等微觀或介觀體系為工作物質的多種不同的熱力學循環過程的物理機制和性能特徵。具體分析了（1）外磁場中量子點熱機最大功率下效率、相互作用量子點制冷機、納米量子點光電制冷機；（2）單模空腔場中二能級系統量子熱機、無限深勢阱或諧振子勢阱中單粒子系統量子熱機；（3）熱糾纏量子熱機或制冷機；（4）周期性雙勢壘鋸齒勢中溫差驅動的布朗熱機；（5）能量選擇性電子熱機和制冷機；等等。獲得了一些新穎的結論。例如，量子熱機最大功率下效率比經典熱機CA效率略高；一般情況下熱機功率與效率曲線為一閉合線，其效率小於卡諾效率，而在理想情況下功率與效率曲線為一開型線，效率可以達到卡諾效率。並回答了（1）可能的不可逆因素是什麼；（2）如何擬制不可逆因素，使之能接近卡諾效率；（3）這些不可逆因素以及熱機結構參數或外控制參數如何影響微觀或介觀熱機的熱力學性能特徵；（4）其最佳化運行模式是怎樣的，以及最大功率下效率界限。這些結果將對了解微觀或介觀熱機熱力學性能、微納米結構熱電器件的研製都有所啟發並提供理論依據。
