有限功率热机的效率取值区域研究

发布时间：2023-10-08 18:35

　　在本论文中,我们研究了产生有限功率的(不可逆)热机的有限时间性能,并且因此相对于功率消失的准静态热机,我们研究的是更贴合实际的热机。对于各种工作系统从微观到宏观的循环热机,我们分析了其热力学和有限功率性能,确定了在最大功率下效率的取值区域和可能的普遍性。第一章介绍了本文研究所涉及的相关热力学模型和相关热力学理论知识,并分析相关研究背景,对以后的研究提供基础。第二章我们提出了时间反演对称性破缺的最小非线性不可逆热机。推导出了功率和效率的表达式,其中包括了由于耗散而引起的非线性项的影响。我们证明了在线性响应范围内,最小非线性不可逆热机可以实现正功率下的卡诺效率,并证明打破时间反演对称性时,该热机最大功率下的效率可以超越Curzon-Ahlborn 效率。第三章我们研究了量子热机在线性响应条件下的有限功率性能。首先,我们通过分析最大功率下的最优协议,我们得到了不可逆熵产的详细解析式,在长时间极限下,它变成了与低耗散一样的形式。然后,我们假设该热机是内可逆的,并推导出了最大功率下效率的普遍表达式,这与经典热力学传热规律得到的结果吻合的很好。最后,我们通过对线性响应条件下的热力学流和力的适当识别...

【文章页数】：45 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 热机模型介绍
        1.1.1 循环热机模型
        1.1.2 稳态热机模型
    1.2 有限时间热力学
        1.2.1 经典有限时间热力学
        1.2.2 量子有限时间热力学
    1.3 不可逆热力学
        1.3.1 昂萨格系数
        1.3.2 时间反演对称性破缺
    1.4 本文主要工作及内容安排
第2章 时间反演对称性破缺的最小非线性不可逆热机的效率范围
    2.1 引言
    2.2 模型与理论
    2.3 最大效率
    2.4 最大功率下的效率
    2.5 本章小结
第3章 量子热机在线性响应条件下的有限功率性能
    3.1 引言
    3.2 循环量子热机的优化
        3.2.1 等温过程的热力学描述
        3.2.2 协议优化方法
        3.2.3 内可逆的描述
        3.2.4 不可逆热力学分析
    3.5 本章小结
第4章 总结与展望
    4.1 总结
    4.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果



本文编号：3852567