《弱耗散熱力學循環的性能特性與最佳化理論研究》是依託福州大學，由郭君誠擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：弱耗散熱力學循環的性能特性與最佳化理論研究
- 依託單位：福州大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：郭君誠
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
實際的熱力學循環都不可避免地存在能量的耗散。弱耗散循環模型是最近發展起來的熱力學循環新模型，為我們提供了討論不可逆損失對循環性能特性影響的另一種可行的研究方法。本項目將在近期工作的基礎上，進一步套用弱耗散循環模型分析一系列熱力學循環的性能特性，揭示弱耗散循環模型中各個參數在具體循環系統中對應的物理意義，討論對稱耗散以及兩種極限耗散情況對應的具體物理圖像。考慮通過在弱耗散循環模型中加入熱漏、保留更高階的時間相關耗散項等方式進一步完善弱耗散循環模型，使其更加接近真實循環，進而討論由此引起的對循環性能特性的影響。推導弱耗散循環模型中的兩個包含具體不可逆信息參數與內可逆循環模型中傳熱傳質規律以及與基於局域平衡假設建立的不可逆循環模型中昂薩格係數之間的關係式，由此揭示弱耗散循環模型、內可逆循環模型和基於局域平衡假設建立的不可逆循環模型三者間存在的區別與聯繫，發展不可逆熱力學循環的最佳化理論。
結題摘要
為了研究不可逆性對於實際熱力學循環性能特性的影響，人們分別建立了內可逆循環、基於局域平衡假設的不可逆循環、以及弱耗散循環等非平衡態熱力學循環模型。如何進一步發展上述模型，拓展他們的套用範圍，揭示他們之間的區別與聯繫，成為熱力學研究領域的熱門研究課題。本課題組沿著上述思路在過去三年開展了一系列研究。首先，通過加入外部漏損失等相關耗散項的方式，進一步發展了弱耗散循環模型，使之更加接近真實循環，並討論了循環的一般性能特性，分析了不可逆性對循環性能的影響。接著，利用基於局域平衡假設的不可逆循環模型及隨機熱力學分析法，討論了隨機熱機的性能特性，並指出在強耦合及對稱條件下該熱機性能特性與內可逆卡諾循環模型一致。第三，把內可逆循環模型與弱耗散循環模型推廣套用於構建泵熱和製冷電儲能系統的一般化熱力學模型。基於模型推導得到了循環往返效率和功率的解析表達式，給出了系統的性能特性，確定了它們的最最佳化工作區間以及在給定參數下的性能界限。上述研究進一步發展了非平衡態熱力學循環模型，加深了對循環模型的理解，拓展了循環的套用範圍，進一步豐富了熱力學循環的最佳化理論，將為實際熱力學設備的設計與運行提供理論指導。到目前為止，我們在學術期刊上共發表與項目相關學術論文5篇，全部被SCI收錄。
