熵产生最小时不可逆Otto循环热机活塞运动最优路径

摘要：

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(∞)△(T)和线性唯象传热规律q(∞)△(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.

关键词：牛顿传热规律、线性唯象传热规律、不可逆Otto循环热机、最小熵产生、活塞最优运动路径、有限时间热力学

所属期刊栏目：40

分类号：O4(物理学)

资助基金：国家自然科学基金10905093;教育部新世纪优秀人才支持计划NCET-04-1006;全国优秀博士论文作者专项资金200136

在线出版日期：2011-05-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1115-1129