水相变过程的热力学耦合及结霜机理

为了得到合适的结霜机理以指导生产生活中的抑霜和除霜,运用孤立系统的热力学耦合和广义Carnot定理对水蒸气在冷表面凝华结霜过程进行热力学分析,研究发现结霜过程中热量的传递和转换符合自发放热过程驱动非自发广义做功过程的广义Carnot热机模型,正熵产率的水蒸气自发放热过程驱动了负熵产率的非自发结霜过程。     

控制论与信息论在遗传学中的应用 Ⅰ.热力学第二定律的信息论表述方式及其在群体遗传学中的应用

热力学第二定律说,在一个孤立系统内发生的运动和变化不可能使熵减少(“熵增加定律”)。如果我们把信息论中关于熵(不定度或无序度)的概念看成是广义熵,则信息论中所说的,对信息所进行的操作和变换不可能使信息量增加,或者说,不定度(熵)不可能减少,可以称为热力学第二定律的信息论表述方式或“广义热力学第二定律”。本文将上述定律应用于群体遗传学,从数学上证明,在一个随机交配的种群内总是发生     

地幔对流的热力学耦合机制

板块构造学建立以后,地幔对流运动被普遍认为是板块运动的驱动力,但目前尚未对其蕴含的热力学机制给出解释。基于广义的卡诺热机模型,通过对地幔与地表所构成的准孤立系统的分析,揭示了系统中自发传热过程与非自发的广义做功过程,即地幔机械流动过程之间的热力耦合机制,建立了地幔对流过程中热能向机械能转变的数学模型。结果表明,地幔对流的本质是自发传热过程驱动了非自发的地幔机械运动过程,由热能所转变的总机械能的大小,即地幔机械运动的强度,不但与地幔与地表之间的温差大小有关,而且与地幔向地表热量释放的强度有关。进一步从全新的角度给出了包括火山喷发、地壳板块表面大坝的渗透及板块缝隙注水等地震引发因素的热力学解释。     

关于热力学过程方向性的讨论

<正> 热力学第二定律共给出三个热力学函数,即熵(S),功函数(F)和自由能(G)。这三个函数都是状态的单值函数,其最根本的属性是当某一热力学状态一旦确定,则其数值立刻就被确定下来;当体系发生一热力学过程时,其增量只和体系的始末态有关而和过程的性质无关。     

试论热力学基本方程的适用条件

本文对热力学基本方程的各种形式和适用条件作了详细而较深入的讨论,剖析了各种不同的意见,陈述了作者的见解,并推求出了普遍适用的热力学基本方程。热力学基本方程是表示热力学过程中体系的各个由热力学特性函数与其相应的特征变量之间的普遍关系的方程式,又叫热力学基本公式。它们是热力学第一定律和第二定律导出的,不仅结果严格可靠,而且应用极广。但是,关于它们的适用条件现在尚有很多不同的、甚至是互相矛盾的意见。本文将对这些问题进行认真的探讨。对于不同类型的热力学体系,或同一体系所处的条件不同,热力学基本方程(以下简称“基本方程”)的形式和适用条件不同,不可一概而论。     

裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区温度场的理论和实验研究

本文根据流变断裂学理论,结合非平衡态热力学,对裂纹扩展过程中裂尖塑性流变区由于内耗热而形成的温度场,进行了理论和实验研究。在理论上分析了材料内部的不可逆变化及熵产生、熵流等内耗机制,得到内耗热源函数,指出裂尖温度场的成因,从而进一步得到控制温度场分布和变化的热传导方程。在讨论内耗对裂纹扩展的影响时,我们推出耗散型能量守恒方程的微分和积分形式以及裂纹扩展的耗散型控制方程。在实验研究中,我们测定了裂尖区的温度场,从而验证了本文的理论,指出经典断裂力学的不足。     

论裂纹扩展过程中的流变与耗散现象（Ⅰ）

根据裂纹扩展过程中的流变与耗散现象,建立了裂纹扩展期间裂纹体的热力学平衡方程,并依局部场论探讨了局部化剩余的意义。然后,我们把裂纹扩展问题转化为含有质量流源的一个扩散运动问题,并应用内部体力场来研究裂纹扩展力。引入外部热汇,我们把能量耗散问题转化为一个热传导问题。令Clau-sius非补偿热为非负值,建立了裂纹扩展过程中的广义熵不等式,引入耗散势函数,使该不等式转化为某一泛函的可积微分不等式,从而得到它的完全解。只有纵观裂纹扩展的全部历史,才能确定裂纹扩展特性,为此采用Lyapounov函数型的记忆泛函描述全过程,将此全过程分为孕育期、稳定扩展期及失稳扩展期,并给出各个时期的相应判据。本文提出,裂纹体的裂纹扩展过程是: 1 非平衡态不可逆热力学的相容过程; 2 动量不守恒而能量亦耗散的过程; 3 伴有热源汇的非纯粹力学过程; 4 具有衰退记忆的历史延拓过程; 5 微观动力学可逆与宏观热力学不可逆之间的互补过程。     

等离子体中流体动力学模型整体光滑解的大时间行为

通过引入热力学能量,研究了等离子体中多维等熵流体动力学模型Cauchy问题在Rd中当初始密度接近常数时,整体光滑解的大时间行为。该模型由电子密度和电流密度的守恒律方程组耦合上关于静电位势的Poisson方程而组成。运用经典的和高阶的能量方法证明了该模型的解当时间t→∞时指数地快速衰减到(常数的)稳态解,这个结果对非等熵的情形也是正确的。     

飞机环控系统最小熵产分析

根据热力学第二定律,提出采用多目标优化方法对飞机环境控制系统进行最小熵产分析. 选取起飞、加速爬升和高空超音速巡航为设计点,以系统熵产最小为目标函数建立优化模型,并进行了优化计算,分析了热交换器流比、引气流量、涡轮和压气机压力比在不同飞行阶段对系统熵产的影响. 为克服在不同飞行阶段使系统熵产减小对设计变量的要求不一致的问题,将各设计点系统熵产最小作为不同目标函数建立多目标优化模型,并应用NSGA-Ⅱ算法进行优化计算得到了非劣最优解集,在此基础上进行方案决策. 仿真结果验证了方法的有效性.     

等离子体中法流体动力学模型整体光滑解的大时间行为

通过引入热力学能量,研究了等离子体中多维等熵流体动力学模型Cauchy问题在Rd中当初始密度接近常数时,整体光滑解的大时间行为.该模型由电子密度和电流密度的守恒律方程组耦合上关于静电位势的Poisson方程而组成.运用经典的和高阶的能量方法证明了该模型的解当时间t→∞时指数地快速衰减到(常数的)稳态解,这个结果对非等熵的情形也是正确的.     

浅析熵的物理意义及两个常见热力学过程中熵增的计算

“熵”这个概念容易让人感觉晦涩难懂,而一些常见热力学过程中熵增的计算更是让人无从着手．本文从波耳兹曼熵和克劳修斯熵两个角度浅析了熵的定义及统计意义,还根据熵的可加性计算了两个典型的相变过程和热传导过程热力学系统的熵增,并对计算结果进行了讨论．对于一些实际的不可逆过程,尤其是热传导过程,熵增可采用假设一可逆过程求热温比积分的方法,对每一小部分依次与温差非常小的恒温热源接触,温差无限小的热传导过程可视为可逆过程．     

导电混凝土材料电阻系数的研究和分析

作者研究表明：导电混凝土电气加热蓄热冷却过程中温度（t）随时间（z）变化的客观规律可用广义吴震东方程精确描述和控制。在冬季，导电混凝土墙面、地面及水泥混凝土路面在通电加热或融雪化冰过程中的热工计算也可用广义吴震东方程精确地描述，但需要考虑0℃的冰吸热后转化为0℃的水所需的溶解热。基于这一原理建立了导电混凝土融雪化冰新的热力学微分方程及一整套精确的理论公式，其中，电功率（P）的计算与导电混凝土材料的电阻系数（ρ）密切相关，在上述的基础上对导电混凝土材料电阻系数ρ的主要影响因素，作了研究和分析。     

Moore—Penrose广义逆矩阵的一些性质

给出Moore—Penrose广义逆矩阵的一些性质,不相容线性方程组AX=b,当A发生扰动E=(0,…,a,…,0),b发生扰动△b时,最小范数最小二乘解的扰动估计。     

方程(γ_μ _μ+m)M=0的通解

F.Sauter(1930)引入了方程,(-i γ_μ ~μ-e/cγ_μA~μ+imc)M=0,其中M是4×4矩阵,以代替Dirac方程,(-i γ_μ ~μ-e/cγ_μA~μ+imc)Ψ=0,其中Ψ是4×1矩阵.F.Sauter(1930),A.Eddington(194)和M.F.Ross(1986)分别给出了这个方程当A~μ=0时的一个特解.本文则借助于广义逆矩阵的理论,求出了这个方程当A~μ=0时的通解.     

螺栓对压电换能器有效机电耦合系数的影响

基于压电换能器的机电等效电路图,推导了其共振、反共振频率方程,用数值计算的方法得到了螺栓的几何尺寸及材料对换能器有效机电耦合系数的影响。研究结果表明,换能器的总长度保持不变,螺栓长度增加时,有效机电耦合系数随之增大;螺栓加粗时,有效机电耦合系数随之减小。换能器的前后盖板均为45#钢,与钛、铜相比,45#钢作为螺栓材料时,换能器的有效机电耦合系数最低;当钛或铜作为螺栓材料、螺栓直径一定且螺栓长度较短时,换能器的有效机电耦合系数,前者小于后者;而螺栓长度较长时,换能器的有效机电耦合系数,前者大于后者,且随着螺栓长度的增加,有效机电耦合系数不断增大。     

不可逆的准静态过程热力学

当滑动摩擦力存在时,准静态过程是不可逆的。考虑这样一个例子,一个装着气体的圆筒、圆筒上装有活塞,且活塞的滑动摩擦力不能忽略的情况,假定摩擦力是温度、位移和运动方向的函数、从系统边界度量、确定能量作为温度和体积的函数是可能的,可是按照热力学的考虑,既使在大量可能迭择上,加上若干限制,力和熵也不是唯一被确定的。本文对布里奇曼提出的推广熵的定义只是按照结论方式讨论。此外,对这个模型和完全塑性物质之间的可能性类似也做了简要的讨论。     

利用MSE-法求Whitham-Broer-Kaup方程组的行波解

通过对一个简单方程变形的方法,来构造数学物理与工程学中的非线性发展方程精确解的方法 (MSE),研究Whitham-Broer-Kaup方程组的行波解,得到了Whitham-Broer-Kaup方程组的几组新的更广义类型的精确解,其中包含一些新的孤立波解和周期波解.相比之前的求非线性发展方程精确解的方法,这种方法在精确解的构造过程中更具一般性,并且计算过程简单明了,不需要借助于任何复杂的符号计算软件.这一方法还可以被应用到其它非线性发展方程、常微分方程解的研究过程中.     

原子Schrodinger方程直接求解的相关函数—势谐函数—广义Laguerre函数方法

提出相关函数－势谐函数－广义Ｌａｇｕｅｒｒｅ函数方法，导出超球径耦合微分方程，矩出元解析式和广义能量本征方程，将ＣＦＰＨＧＬＦ应用于Ｈｅ原子，并与其它方案下的结果进行了比较讨论。     

二元化学反应──扩散系统的反应流

本文应用非平衡统计密度算符的形式理论研究了二元化学反应—扩散系统的非线性动力学行为,在一级近似下,计算到相互作用的二级项,获得了体系扩散流和反应流以及体系中“力”与“流”的非线性关系,并对体系的熵产生进行了讨论。     

弱联接玻色爱因斯坦凝聚体中势垒宽度对非线性耦合及其动力学的影响

利用解析与数值方法,对处于对称双势阱中的玻色爱因斯坦凝聚体中,势垒宽度对系统非线性耦合及其动力学的影响进行了研究.研究发现当势垒宽度较大时,系统的线性耦合强度可迅速减小;在势垒宽度大于0.3且非线性强度较大时,线性耦合强度远小于非线性耦合项,此时玻色约瑟夫森结模型的动力学特性由非线性耦合强度来决定.同时对势垒宽度对BEC约瑟夫森振荡的周期和发生宏观量子自俘获时的非线性临界值进行了详细的研究.