热力学非线性区最小熵产生原理和热力学稳定性

经典的非平衡态热力学只能在热力学线性区证明最小熵产生原理,无法在非线性区证明该定理,将热力学熵平衡方程同动力学方程组结合,使最小熵产生原理能够在热力学非线性区得以证明,使之成为非平衡态热力学线性区和非线性区都成立的普遍原理,经典的非平衡态热力学超熵未包括宏观动力过程。必须引入广义动能修正超熵才能作为系统的Lyapounov稳定性函数。但是考虑了动力过程的理想流体负超熵可以直接作为系统的Lyapounov稳定性函数,而且证明导致系统不稳定的原因是流体宏观参数扰动同宏观过程相互作用的结果,对于环境流体这个Lyapounov稳定性判据是目前得到的普遍的稳定性判据。

热扩散过程最小熵产生定理的推导与讨论

介绍单纯热传导过程和单纯扩散过程的最小熵产生定理,推导存在两个耦合的热扩散不可逆过程的局域熵产生率和最小熵产生定理表达式.证明了热扩散过程的最小熵产生率是流和力成线性关系且热流动力是常数的非平衡定态过程.

评“最小耗能原理及其应用”一书——最小熵产生原理是非平衡系统自组织的基本原理

最小耗能原理的推导不能成立.在破坏、断裂等过程中没有最小耗能关系,为了科学的统一,还是用"最小熵产生原理"为好.

q~∝(Δ(T^n))~m传热规律下换热过程最小熵产生优化

对一类高低温两侧工质之间传热服从普适传热规律q∝(Δ(Tn))m的简单换热过程进行了研究,在低温侧工质温度初终态一定的条件下,以过程的熵产生最小化为优化目标,导出了加热侧工质温度变化的最优构型。采用数值计算求解给出了算例,并与传统的热流率一定和加热侧工质温度一定两种换热策略进行了比较。得出了对应于最小熵产生时的熵产率为常数不仅在牛顿传热定律q∝ΔT、线性唯象传热定律q∝ΔT-1时成立,而且在传热规律服从q∝(Δ(T-1))m时也成立的结论。结果具有一定的普适性和包容性,对实际换热器的设计与工作具有一定的理论指导作用。

河流调整中的熵、熵产生和能耗率的变化

河流是一个真正的开放系统,而不是孤立系统或封闭系统。运用经典热力学和非平衡态热力学基本原理,分析研究了河流调整中的熵、熵产生和能耗率的变化。指出:熵和熵产生是两个不同的概念;最小熵产生原理等价于最小能耗率原理;冲积河流在调整过程中遵循最小熵产生原理或最小能耗率原理,而不是最大熵原理。

流体最小熵产生原理与最小能耗率原理(Ⅰ)

最小能耗率的研究已有100多年的历史了,至今最有代表性和影响力的研究成果要数美籍华裔学者杨志达(YangC.T.)等人提出的最小能耗率原理。作者通过分析研究,指出杨志达提出的最小能耗率原理存在着某些缺陷,并基于非平衡态热力学的最小熵产生原理重新推导了流体最小能耗率原理的数学表达式。论文分Ⅰ、Ⅱ两篇,这是第Ⅰ篇。本篇一是对最小能耗率原理的研究进行了简要回顾,着重指出杨志达的最小能耗率原理存在的缺陷;二是介绍了最小熵产生原理,目的是为推导流体最小能耗率原理的数学表达式提供理论基础。

基于构形理论的“体-点”导热熵产生最小化

基于构形理论,以导热过程中的熵产生最小为优化目标,对"体-点"导热问题进行了研究。得到了矩形单元面和各级构造面的最优外形及高导热材料的最优分布;分析了优化级数对最小化熵产生的影响;比较了所得的最小熵产生与热阻优化过程中熵产生的大小;还比较了以熵产生最小为优化目标与热阻最小为优化目标所得的最优构形的差异。

熵产生和自然灾害

自然灾害的发生过程是不稳定能量积累的释放过程，它是一个高强度的耗散过程，耗散强度可以用局域熵产生来描述，根据地表温度和能量通量纬度分布的观测资料计算了局域熵产生的纬度分布，发现它与自然灾害的纬度分布十分接近。据此研究了自然灾害纬带群聚性的成因机制。同时，对地球系统熵的收支分布和熵产生作了计算，给出了它们的整体运作图像。

癌和正常细胞熵产生的差异性及其治疗意义(英文)

通过热力学计算证明通常条件下癌细胞的熵产生率高于正常细胞,熵流方向为从癌到正常组织.但在适当外场作用下,正常细胞的熵产生率可提高更多,因而可以改变熵流方向,从而抑止癌的毒性信息流的扩散.设计了可试用于癌症治疗的方脉冲电场.

流体最小熵产生原理与最小能耗率原理(Ⅱ)

本文是“流体最小熵产生原理与最小能耗率原理”的第Ⅱ篇。在这篇中 ,一是阐明了最小熵产生原理等价于最小能耗率原理 ;二是基于最小熵产生原理 ,利用流体力学的 3个基本方程 ,即连续方程、运动方程和能量方程以及热力学的吉布斯公式 ,推导出了流体最小能耗率原理数学表达式。该式适用于 :(1)具有稳定边界的任何开放的流体系统 ,如河流 ;(2 )恒定非均匀流或均匀流 ;(3 )层流或紊流。

超声吸收和生物组织的熵产生──一个癌症理疗的新方案(英文)

通过热力学计算证明,超声在生物组织中的粘滞耗散和热耗散引起的吸收低于化学弛豫引起的非经典吸收,低频低强度的超声吸收在生物组织中的熵产生对于癌细胞和正常细胞是不同的,这种不同联系于二者的酸度差异.理论计算证明,低频低强度的超声照射可以导致癌细胞和正常细胞熵产生率的倒转,从而可以改变熵流方向,抑止癌的毒性信息流的扩散.这提供了癌症理疗的一个新方案.

最大熵产生原理在非平衡凝固中应用

近年来,最大熵产生原理在物理、化学、生物等领域得到广泛应用,被认为是描述非平衡体系演化的普适性原理;其核心思想是孤立非平衡耗散体系演化总是选择最短路径,以使体系尽可能快地向平衡态演化。非平衡凝固技术在工业生产中应用日益广泛,凝固理论研究却仍集中于近平衡过程;最大熵产生率原理在非平衡凝固中的应用,可推动非平衡凝固理论的发展,进而促进凝固理论的工业应用。总结了近年来最大熵产生原理在非平衡凝固中的应用,包括二元合金非平衡凝固界面动力学模型及多相场模型、多元合金非平衡凝固界面动力学模型、平界面稳定性分析及自由枝晶生长模型。对建立这些模型的热力学过程和相应的数学方法进行了详尽的描述。最后对最大熵产生原理的研究前景进行了展望。

利用ε-NTU法计算换热器的传热熵产生数

采用文献[6]修正后的熵产生数定义式,在ε—NTU法基础上,进行换热器的熵产分析,推导出各种型式换热器通用的熵产生数计算公式,且形式简单,计算方便。

微生物生长稳定性超熵产生判据

运用非平衡热力学超熵产生理论和微生物生长动力学理论，以细胞、营养物和产物为参量，求得了微生物生长的超熵产生及稳定性判据，理论分析与实验计算结果基本一致．

最小熵产生定理及其应用

扼要介绍最小熵产生定理，并用它分析一维导热系统定态的稳定性及串、并联电路定态时电阻上电压与电流的分配．

多背压凝汽器熵产生的优化

基于熵产生最小对多背压凝汽器进行了优化分析，指出各级传热面积相等时熵产生最小。

环境流体中的熵平衡方程和动力熵产生

熵平衡方程是非平衡态热力学的基础,但是目前的经典熵平衡方程,内能中不合理地隐含着流体微团组分相对于质心运动的动能,并非热力学意义上的平均分子运动动能,文中以内能仅为平均分子运动动能概念为出发点,重新推导得到了修正的熵平衡方程,在熵平衡方程中导入动力熵产生,使熵平衡方程能以显式表述动力过程,这时熵平衡方程不仅描述了一个热力学系统的不可逆过程,而且描述了动力可逆过程所造成的系统熵变化,使熵平衡方程能描述热力学系统状态和发展方向,更为合理且更具有普遍性。

高速切削时刀屑摩擦区的熵产生

高速切削时,切削温度常高达1000℃以上,刀具在高的切削温度作用下发生剧烈磨损和破损,如何提高刀具寿命已成为切削领域研究的重要课题之一。文中用热力学的方法推导了高速切削时刀屑摩擦区的熵产生模型,对熵产生的特点进行了分类探讨。结果表明:切削速度的变化对熵产生的影响最大,但该函数模型无极值,无法预测效率最高时的最佳切削用量,研究结果可对切削过程的优化和刀具材料的选择提供参考。

熵产生与不可逆过程的判定

若系统在某过程中的熵产生为零,则该过程必可逆;若熵产生大于零,则该过程必不可逆.可见,通过计算过程中的熵产生,就可判断该过程是否可逆.

癌细胞和正常细胞熵产生的对比分析及在癌症治疗中的应用

依据非平衡热力学,对细胞内的熵产生率进行了计算,并对癌细胞和正常细胞的熵产生进行了对比分析,证明了在通常条件和无外场作用情况下,癌细胞的熵产生率高于正常细胞.但在电场和超声场作用下有可能使正常细胞获得较高的熵产生,因而发生熵流方向的倒转.考虑到信息量是熵在高维相空间中向低维子空间的投影,熵流方向倒转将避免癌细胞的有害信息向周围正常组织的扩散.提出利用方波脉冲电场和低频低强度超声场于癌症理疗的可能性.