位置:立项数据库 > 立项详情页
换热过程和热机最优构型研究
  • 项目名称:换热过程和热机最优构型研究
  • 项目类别:青年科学基金项目
  • 批准号:10905093
  • 申请代码:A050102
  • 项目来源:国家自然科学基金
  • 研究期限:2010-01-01-2012-12-31
  • 项目负责人:戈延林
  • 负责人职称:讲师
  • 依托单位:中国人民解放军海军工程大学
  • 批准年度:2009
中文摘要:

以换热过程、理论热机和实际内燃机为研究对象,应用最优控制理论和有限时间热力学相结合的方法,通过模型建立、理论分析和数值计算,对其最优构型和最优性能进行研究。内容包括以火积耗散最小为目标研究换热过程最优路径,并导出包含广义辐射传热规律和广义对流传热规律的普适传热规律下的优化结果;普适传热规律下内可逆和广义不可逆热机生态学性能及火用经济性能优化;辐射传热规律和普适传热规律下内可逆和不可逆多级能量系统的最优性能;非均匀工质热机的功率和效率性能界限;工质比热随温度非线性变化时循环的最优性能;辐射传热规律、对流辐射传热规律时内燃机循环最大输出功和最小熵产生时活塞运动最优路径;各种约束条件下活塞式加热气缸不可逆膨胀的最优路径。旨在获得换热过程和热机在不同优化目标和传热规律下的最优构型和性能,为实际装置最优运行和设计提供科学依据。

结论摘要:

基于热力学优化理论和构形理论的思想,选定热流、质量流传递过程和功、热能、化学能、电能等能量转换循环为研究对象,将热力学、传热传质学、流体力学和最优控制理论相结合,分析研究这些过程和循环的最优构型和最优性能。主要内容包括基于构形理论和火积耗散极值原理的传热、传质构形优化;正、反向卡诺循环的热力学优化;内燃机循环和活塞式加热气缸的热力学优化;热电装置的热力学优化;化学过程和循环的热力学优化;简单和复杂燃气轮机循环及其联合与联产循环的热力学优化;微型能量转换系统的热力学优化;其他过程和循环的热力学优化。获得了传热过程、传质过程和能量转换循环在不同目标、传热和传质规律下的最优构型和最优性能,可为实际装置的优化设计与最优运行提供科学依据和理论指导。项目取得的重要研究成果如下将有限时间热力学和火积耗散极值原理相结合开展了传热传质过程的动态优化问题研究,开辟了有限时间热力学研究的新方向,拓展了火积耗散极值原理的应用;导出了普适导热规律下给定正反向循环各种性能特性和循环最优构型,给出了统一描述,包含了大量前人结果,具有相当的普遍性;将有限时间热力学理论应用到热驱动布朗马达、能量选择性电子机和热离子装置等三类微型能量转换系统性能分析与优化中,得到了不同于经典热力学研究的新结果,拓展了有限时间热力学的研究思路和应用范围,使其更加系统和完善;发现并订正了以往文献中“将高温流体末态温度取为低温热源温度分析多级热机系统最大功率输出”的错误研究结果,得到了“高温侧流体存在最佳的末态温度使多级热机系统输出功率达到最大”等一系列研究新结果。


成果综合统计
成果类型
数量
  • 期刊论文
  • 会议论文
  • 专利
  • 获奖
  • 著作
  • 222
  • 44
  • 0
  • 0
  • 0
期刊论文
会议论文
相关项目
期刊论文 7 会议论文 11 专利 5
期刊论文 109 会议论文 16 著作 1
期刊论文 15 会议论文 5 著作 1
戈延林的项目