广义辐射传热定律时加热气体最优膨胀的一种新解法

对广义辐射传热定律下加热气体膨胀的最优构型进行研究。在求解欧拉—拉格朗日(E-L)曲线过程中,运用最优控制理论消去气体体积变量V(t),利用单变量内能E(t)研究气体膨胀的最优构型,得到平方传热定律和立方传热定律下的气体欧拉—拉格朗日曲线的解析解。通过数值算例分别比较平方传热定律和立方传热定律下加热气体膨胀最优构型与通过泰勒公式展开法得到的气体膨胀的最优构型。数值算例的结果表明,过程时间tm的大小对初始状态(E'(0),V'(0))有较大的影响,从而直接影响E-L弧部分的气体内能和体积的最优时间变化关系。当膨胀总时间tm很小时,通过消元法得到的气体膨胀最优构型与通过泰勒公式展开法得到的气体膨胀的最优构型非常近似,因此,当n≥4,可以通过泰勒公式展开法得到气体欧拉—拉格朗日曲线的近似解。

辐射传热定律下外燃机最大输出功优化

以活塞式外燃机为研究对象,考虑工质与外热槽间传热服从辐射传热定律[q∝△(T4)],以循环输出功最大为优化目标进行了优化。给出了辐射传热定律下的数值算例,并与牛顿传热定律下的结果进行了比较。结果表明,热导率增加,最优完全循环和半循环的输出功和效率均减小,与完全循环相比,最优半循环的压缩比、输出功和效率较大;结果还说明虽然两种传热定律下最优完全循环和最优半循环的欧拉-拉格朗日(E-L)弧部分的工质体积随时间的变化曲线均类似于正弦曲线,并且均由3部分组成,但不同传热定律下工质体积随时间的变化曲线是不相同的。

辐射传热时活塞式气缸中加热气体的最大膨胀功

对热辐射传热定律q.∝Δ(T4)下,给定初态内能、体积,末态体积以及过程时间时,加热气体膨胀的最优构型进行了研究,利用最优控制理论得出最大膨胀功输出时膨胀的最优构型由两个瞬时绝热分支和一个E-L分支组成的结论。给出了各分支之间转换点参数的求解方法及最优构型的数值算例,最后将线性唯象传热定律、牛顿传热定律、平方传热定律、立方传热定律和辐射传热定律下加热气体膨胀的最优构型进行了比较。结果显示,随着传热指数的增加,理想气体的内能呈现出明显的整体增加趋势,而体积则呈现出明显的整体减小趋势。

辐射传热条件下一类内可逆热机最大效率时的最优构型

对辐射传热条件下给定循环周期和输入能的内可逆热机最优构型进行了研究,利用最优控制理论得出了最大效率时热机的最优构型为8分支循环,其中包括2个等温分支、4个最大功率分支和2个绝热分支.利用泰勒级数展开的方法得出了各分支过程的时间和热源及工质温度的计算方法,并与牛顿传热规律和线性唯象传热规律下最大效率优化的结果,以及辐射传热条件下最大功率优化的结果进行了比较.