在本論文中,我們研究了產(chǎn)生有限功率的(不可逆)熱機的有限時間性能,并且因此相對于功率消失的準靜態(tài)熱機,我們研究的是更貼合實際的熱機。對于各種工作系統(tǒng)從微觀到宏觀的循環(huán)熱機,我們分析了其熱力學和有限功率性能,確定了在最大功率下效率的取值區(qū)域和可能的普遍性。第一章介紹了本文研究所涉及的相關熱力學模型和相關熱力學理論知識,并分析相關研究背景,對以后的研究提供基礎。第二章我們提出了時間反演對稱性破缺的最小非線性不可逆熱機。推導出了功率和效率的表達式,其中包括了由于耗散而引起的非線性項的影響。我們證明了在線性響應范圍內(nèi),最小非線性不可逆熱機可以實現(xiàn)正功率下的卡諾效率,并證明打破時間反演對稱性時,該熱機最大功率下的效率可以超越Curzon-Ahlborn 效率。第三章我們研究了量子熱機在線性響應條件下的有限功率性能。首先,我們通過分析最大功率下的最優(yōu)協(xié)議,我們得到了不可逆熵產(chǎn)的詳細解析式,在長時間極限下,它變成了與低耗散一樣的形式。然后,我們假設該熱機是內(nèi)可逆的,并推導出了最大功率下效率的普遍表達式,這與經(jīng)典熱力學傳熱規(guī)律得到的結(jié)果吻合的很好。最后,我們通過對線性響應條件下的熱力學流和力的適當識別...

【文章頁數(shù)】：45 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 熱機模型介紹
        1.1.1 循環(huán)熱機模型
        1.1.2 穩(wěn)態(tài)熱機模型
    1.2 有限時間熱力學
        1.2.1 經(jīng)典有限時間熱力學
        1.2.2 量子有限時間熱力學
    1.3 不可逆熱力學
        1.3.1 昂薩格系數(shù)
        1.3.2 時間反演對稱性破缺
    1.4 本文主要工作及內(nèi)容安排
第2章 時間反演對稱性破缺的最小非線性不可逆熱機的效率范圍
    2.1 引言
    2.2 模型與理論
    2.3 最大效率
    2.4 最大功率下的效率
    2.5 本章小結(jié)
第3章 量子熱機在線性響應條件下的有限功率性能
    3.1 引言
    3.2 循環(huán)量子熱機的優(yōu)化
        3.2.1 等溫過程的熱力學描述
        3.2.2 協(xié)議優(yōu)化方法
        3.2.3 內(nèi)可逆的描述
        3.2.4 不可逆熱力學分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 總結(jié)與展望
    4.1 總結(jié)
    4.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間的研究成果



本文編號：3852567