论熵增最小化经济与资源的可持续利用

经济的快速发展带来了经济系统不断的优化演变,但同时也给生态系统带来了过多的环境问题。文章从资源熵、负熵资本与资源利用的关联性入手,运用生态经济系统熵变模型,从熵经济学角度分析环境污染问题,得出这样的结论:自然界过快的熵增超出了自然界消除熵的能力,以至于自然界没有太多排放熵的空间是造成环境危机的深层次原因。改变当前人类利用资源的方式是缓解环境危机的根本出路,而发展熵增最小化经济为缓解环境危机,实现资源的可持续利用提供了理论上的可行性。

基于温焓分析的最小熵增法在流体换热中的应用

为寻求最小熵增工况,避免最大熵增的出现,提出基于温焓分析的最小熵增法。基于温焓关系推导出极值熵增工况需满足的表达式。拟合出换热流体的温焓关系。在一定对数平均温度的约束下,用C语言编程分别计算二氧化碳跨临界循环冷凝段和R407C热泵循环冷凝段的换热工况。结果表明,换热器两端流体的换热温差在对数平均温差附近时,或者冷流体侧较接近等温,热流体出口较接近冷流体进口温度时熵增最小,换热流体两侧都接近等温时熵增最大;传热窄点处单位换热量熵增较小并且在较小范围内波动时系统单位换热量熵增会出现较大范围的波动。一般情形下,传热窄点处单位换热量熵增较小时,系统单位换热量熵增也较小。这种方法能有效的预测可用能损失最小时的运行工况,为换热器标准工况的制定提供较为可靠的理论方法。

热力学中最小熵增原理在流体力学中的应用

本文运用非平衡态热力学中最小熵增原理,分析了层流和湍流流动在接近热力学平衡定态时的特性。特别是在湍流流动中,舍弃了以往一些经验性的假设,指出流动处于局部机械平衡时可由最小熵增原理导出速度和温度分布。反之亦揭示了充分发展的湍流遵循最小熵增原理的这一机理。

热力学理性重建与最大熵原理和最小熵增率原理的辩证统一——自然科学研究中“理性原则”的重新探讨

如果说牛顿的经典力学和麦克斯韦的电磁场理论分别表述了物质存在的两种极端形式,即质点和场,那么,热力学所描述的物质对象则是一种较为复杂的复合体;大数粒子构造的物质集合。虽然,在人类认识的历史过程中,经典热力学和电磁场理论的构造,基本上是在同一个时代得以完成的。也正因为这种认识的历史痕迹,人们至今没有形成一种真正理性的意识,如何完全根据被描述的物质对象对理论物理进行一种更为严格和合理的分类。在这个意义上,热力学中存在的问题与自然科学体系其他领域中存在的问题又是密切相关的。

基于最小熵产生选择策略的遗传算法研究

针对遗传算法(Genetic Algorithm,GA)容易陷入局部最优的问题,借鉴热力学非平衡定态下的最小熵增原理,提出一种基于最小熵增原理的热力学选择策略,使个体的选择不再完全依赖于适应值。通过最小熵产生选择策略使种群在保证收敛速度的同时保持多样性,有效避免了种群陷入局部最优。通过定义个体密度来度量种群多样性,利用精英策略驱动种群熵产生快速下降;当种群多样性过低时,使用基于最小熵产生的选择策略产生新种群以保证种群多样性。在0/1背包问题和数值测试问题上的实验结果均表明,该策略能很好地保证解集分布的均匀性,防止种群陷入局部最优。同时,该策略也可应用于目前较新改进的遗传算法中,对算法效率也有一定的改进,具有很好地普适性。

两相流滑动比的最小熵增模型

在兹维工作的基础上 ,以最小熵增定理为基础 ,综合考虑了气液两相管内流动壁面摩擦和气芯携带两种情况 ,导出了两相流滑动比公式 ,同史密斯混合相 -单相并流模型的滑动比公式进行了比较 ,并以氟立昂R2 2为例 ,分别用上述两个公式计算出在不同夹带率下的滑动比随干度变化的结果 ,对计算结果进行了简评 .

复叠式高温热泵低温级工质最小熵增法筛选

设定3种工况,选择R245fa作为复叠式高温热泵系统的高温级工质,将R134a、R245fa按不同质量比(9:1、8:2、7:3、6:4)混合后的非共沸混合工质(以下简称混合工质)作为低温级工质。基于最小熵增法计算蒸发器中混合工质的相对额外熵增。以相对额外熵增最小作为目标,筛选混合工质的最优质量比。采用实验方法验证最小熵增法筛选混合工质最优质量比的可行性。由理论计算结果可知:3种工况最小理论相对额外熵增对应的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2。当工况1-3的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2时,混合工质与热源水的换热温差在蒸发器沿程的波动最小。由实验结果可知:3种工况最高系统制热性能系数对应的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2。根据系统制热性能系数实验结果筛选出的最优混合工质质量比,与采用最小熵增法的理论筛选结果一致。3种工况最小实验相对额外熵增对应的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2。实验获得的各工况的最优混合工质质量比与理论分析结果一致,验证了理论方法的正确性。

三联供能源系统优化建模与调度方法

本文研究了综合多种能源形式的能源管理系统(EMS)的建模与优化调度。利用分布式发电设备以及内燃机三联供系统,本文将发电、制冷、供热过程一体化,从能源生产,储运,回收以及应用4个环节出发,基于热力学熵的变化原理,建立各个组成部分的熵增模型。进而,本文建立了以系统熵增最小为优化目标的能源优化模型,提出采用滚动调度的方式进行能源调度,并利用GPU来求解这一混合整数非线性优化问题。结合某酒店建筑群典型冬季供热季与夏季制冷季的某一天内24 h电冷热需求预测,文章比较了以系统熵增最小为优化目标和以运行成本最低为优化目标的优化调度方法的调度结果。从结果可以看到,由于基于熵增模型的EMS调度考虑了使用不同能源造成的品质变化,使得调度结果的能源利用率提高,且对于环境更友好。

动电现象的非线性不可逆过程热力学

本文应用非线性不可逆过程热力学理论讨论了动电现象,得到了普通的萨克生关系,并且指出对某些特殊非线性问题、最小熵增率定理成立,而一般情况下并不成立.同时指出了文献中讨论同样问题所得的错误结论.