不可逆狄塞尔热机输出功、效率及其参数优化

建立不可逆狄塞尔热机循环新模型。探索不可逆绝热过程对热机循环性能的影响，应用有限时间热力学方法．导出了输出功和效率与压力比、高低温比间的解析表式．揭示了这些重要热力学参量问的变化特性．研究结果表明，随着绝热不可逆程度的增大，输出功及效率均明显减小；输出功和效率随压力比的变化在一定范围内存在极大值．而输出功随高低温比的增大而单调增大．通过数值计算，还讨论了包括热机压力比、输出功和效率等优化工作区域及其界限、所得结论可为一类内燃机的最佳运行条件和优化设计提供理论参考．     

变热容影响下不可逆Dual热机的性能特性

本文研究变热客、绝热过程不可逆性以及透过气缸壁的热漏损失等因素对不可逆Dual热机性能的影响.通过数值计算获得了Dual热机的性能特性曲线,得出了一些重要参数的优化区间,并讨论了绝热过程不可逆性和变热容对循环性能的影响.     

不可逆往复式变比热工质Brayton循环性能分析

对不可逆往复式Brayton循环的有限时间热力学性能进行模型研究.在考虑工质变比热及压缩和膨胀过程的内不可逆损失基础上,导出了循环比功和循环热效率的解析表达式.在典型循环特性参数条件下,对上述模型进行了数值计算.研究结果表明,工质变比热及压缩和膨胀过程的内不可逆损失对循环性能有一定影响,其中压缩和膨胀过程的内不可逆损失对循环性能影响更显著.研究结果对实际内燃机性能的评估及改进有一定的指导意义.     

谐振子系统量子热机循环性能

建立一种不可逆谐振子系统量子热机循环模型, 基于Heisenberg表象算符运动方程和半群分析法, 获得了谐振子系统中热力学第一定律和循环的时间演化公式. 推导出量子热机循环的输出功、效率、输出功率和熵产率等重要性能参数的一般表达式. 通过数值解, 得到了在最大输出功率的条件下, 热机循环中各主要性能参数的最佳优化值和优化区间. 最后, 简要地讨论了诸如无摩擦、高温等特殊情况下循环的性能特征.     

不可逆热机的热机效率与循环方向的关系

根据热力学第二定律的克劳修斯说法和熵判据论证不可逆热机的η=- W/ Q1 与循环方向有关 .不可逆热机作正向循环时 ,可用热机效率来描述其功热转换关系 ,结论是η正向 ,可逆 >η正向 ,不可逆 .这表明 :在正向循环中 ,可逆循环热机的热转换为功的比率大于不可逆循环热机 .不可逆热机作逆向循环时 ,应当采用制冷系数来描述其功热转换关系 ,所得结论是β可逆 >β不可逆 .这表明 :可逆循环制冷机单位功提取的热大于不可逆循环制冷机 ;如果仍然采用热机效率来描述其功热转换关系 ,则所得的结论应当是η逆向 ,可逆 <η逆向 ,不可逆 .这表明 :在逆向循环中向高温热源输送相同的热 Q1 的前提下 ,可逆热机消耗的功 W可逆 少于不可逆热机消耗的功 W不可逆 .在证明卡诺定理时 ,不可逆热机只能作正向循环 ,不能令其作逆向循环 .     

自旋系统量子布雷顿热机循环性能分析

本文建立了一种以无相互作用的自旋1／2系统为工质的量子布雷顿热机循环模型,基于量子主方程和半群方法,分析了循环的性能特征及时间演化公式,推导出效率和输出功率的一般表达式,并在一般情况下和高温极限下对循环的功率进行优化分析。     

以变热容气体为工质的不可逆Atkinson热机的优化性能

建立不可逆Atkinson循环新模型,探索工质变热容、不可逆绝热过程和透过汽缸壁的热漏损失等对热机循环性能的影响.在给定一系列参数值的情况下,绘制出了Atkinson热机的性能特性曲线,得出了如输出功、效率和压强比的优化区间,并讨论了一些重要设计参数对循环性能的影响.     

q^∞Δ1／T时不可逆三热源制冷机的优化性能

导出了热传导规律为ｑ＾∞Δ１／Ｔ时，不可逆三热源源制冷机的联合循环的优化关系，进一步揭示了三热循环与二热源循环之间的内在联系。     

q∝Δ1T时不可逆三热源制冷机的优化性能

导出了热传导规律为ｑ∝Δ１Ｔ时，不可逆三热源源制冷机的联合循环的优化关系，进一步揭示了三热循环与二热源循环之间的内在联系     

熵产生最小时不可逆Otto循环热机活塞运动最优路径

给定循环总时间和耗油量的情况下,以存在传热、摩擦等内、外不可逆性的Otto循环热机为研究对象,考虑工质与环境之间的传热分别服从牛顿传热规律q∝Δ（T）和线性唯象传热规律q∝Δ（T-1）,以循环熵产生最小为目标对整个循环活塞运动的最优路径进行了研究.利用最优控制理论得出了两种传热规律下无加速度约束和限制加速度时对应于循环最小熵产生时各冲程活塞最优运动规律及循环总时间的最优分配.限制加速度时各个冲程的活塞运动最优构型均由三段组成,均包含了一个初始最大加速段和一个末端最大加速段.给出了最优构型的数值算例,并与牛顿传热规律和线性唯象传热规律时最大输出功条件下的最优构型进行了比较.计算结果表明优化活塞运动规律后可使热机熵产生减小30%以上,这主要是通过减少功率冲程初始段传热损失引起的熵产生实现的.     

复杂传热规律下热声制冷机最优性能

建立了复杂传热规律下广义不可逆热声制冷机的循环模型,运用有限时间热力学方法导出了存在热阻、热漏和其他内不可逆性时,传热指数为复数的热声制冷机制冷率与制冷系数的解析式,分析了传热指数中实部和虚部对热声制冷机最优性能的影响,通过数值计算对不同损失和不同传热规律情况下的热声制冷机最佳制冷系数和制冷率的变化规律进行了比较分析.     

组合循环发动机科学研究技术路线的优化

 以高速飞机、两级入轨一级平台组合动力飞行器为应用背景,以具备开发研究和工程应用基本要素为导向,优化了水平起降、重复使用、高速宽域组合循环发动机科学研究的技术路线。比较了单一类型动力飞行器与组合动力飞行器航程和载荷能力等主要功能指标,分析了组合动力飞行器对发动机性能的需求,研究了组合动力飞行器空气动力学特性、结构质量特性和组合循环发动机核心性能随飞行速域拓宽的变化趋势,提出飞行速域上限对组合循环发动机实用化具有决定性影响。构建了技术方案、飞行器需求、技术代际递进、热障等维度的组合循环发动机技术实用化评估模型。评估表明,Ma6级组合循环发动机仍需持续探索研究;Ma4级组合循环发动机与组合动力飞行器具备实施以能力形成和实用化为目标的大科学技术计划的基本条件。分析认为,Ma4亚高超飞行平台具有重大应用价值,是重大技术代际。     

内置热泵的热电冷联合有机朗肯循环能效分析

文章对内置热泵结构的小型太阳能驱动的热电冷联合有机朗肯循环(Combined Cooling Heat andPower-Organic Rankine Cycle,简称CCHP-ORC)系统进行了热力分析,与一般CCHP-ORC系统相比,该系统利用低品位能源利用效率更高。CCHP系统用引射器代替热泵压缩机,将热泵与ORC合并,热泵系统的加入提高了CCHP系统能量利用率。系统热力计算将系统高温热源、环境温度和需求温度固定,采用R245fa作为系统工质,以热电联合循环为例对系统进行热力计算,得到了在给定条件下系统的最佳工作参数。通过对比可知内置热泵能较大提高CCHP-ORC系统的能量利用率。     

以自旋系统为工质的量子卡诺制冷循环的优化性能

建立以无相互作用的自旋为1/2的粒子组成的自旋系统为工质，由两个绝热和两个等温过程组成的量子卡诺制冷循环模型。应用量子主方程和半群逼近，研究了循环的一般性能特性，导出了制冷循环的制冷系数、制冷率和输入功三个重要参数的一般表达式。特别是详细讨论了在高温极限下自旋量子卡诺制冷循环优化性能，导出了最大制冷率和相应的制冷系数。所得结论可为低温制冷机的优化设计提供理论基础。     

涡轮基组合循环动力关键技术进展

 涡轮基组合循环发动机将是未来高超声速飞行器的主要动力装置,满足空间运载、高速运输、远程快速打击等任务需求,具备可常规起降、可多次重复使用、经济性好等优点。梳理了诸多航空强国关于涡轮基组合循环动力关键技术的发展脉络,分析了开展涡轮基组合循环发动机技术研究必须解决涵盖的模态转换、飞发一体化、超宽工作范围、耐高温、匹配性等诸多方面的关键技术瓶颈。结合国外先进经验,阐述了国内涡轮基组合循环发动机研究的建议,总结了必须解决的涡轮/冲压组合动力关键技术问题。     

以铁磁材料为工质的不可逆斯特林制冷机的优化性能

建立以铁磁材料为工质的不可逆磁斯特林制冷循环新模型,探索有限热源、热阻、回热损失和回热时间等对制冷循环性能的影响,应用有限时间热力学方法,导出制冷率与制冷系数间的优化关系解析表式,进而获得最大制冷率及其它优化性能参数.     

组合循环动力在水平起降天地往返飞行器上的应用

水平起降天地往返飞行器是未来空间快速响应和低成本航天运输的重要方式,组合循环动力具备全包线飞行能力,在大气层内利用空气作为氧化剂,可大大提升发动机的比冲,是未来水平起降天地往返飞行器的首选动力系统。梳理了国内外组合动力天地往返飞行器的发展历史和现状,对比未来航天运输系统中不同起降方式的优缺点,明确了水平起降的优势及其对飞行器和发动机的要求,通过组合动力和火箭动力的总体性能分析和对比,进一步确认组合循环动力在水平起降天地往返飞行器中的应用优势。     

LiBr—H2O喷射—吸收复合热泵装置热力过程分析

吸收热泵是回收低温位热能的有效装置.在吸收热泵的发生器和冷凝器之间增添了一个喷射器.构成了一种新型的喷射-吸收式热泵系统.依据喷射器理论和吸收循环理论,对这种新型喷射-吸收式热泵的热力性能进行了模拟.计算了不同工况下系统的性能系数和喷射器的喷射系数.探讨了喷射系数、冷凝温度、蒸发温度和发生温度等对系统性能系数和(火用)效率的影响规律.模拟结果表明.该新型喷射-吸收式热泵比常规吸收式热泵的性能系数有明显的增大,而系统的复杂性基本没有增加.