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有限時(shí)間熱力學(xué)：優(yōu)化活塞行動(dòng)改進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)性能
R.斯蒂芬莓果 2010/9/26
摘要 利用有限時(shí)間熱力學(xué)方法發(fā)現(xiàn)奧托循環(huán)的優(yōu)先時(shí)間路徑及摩擦和熱滲漏。 最優(yōu)性由工作的最大化定義每個(gè)周期; 系統(tǒng)被控制在一個(gè)固定的內(nèi)，因此便能獲得最大動(dòng)力。 結(jié)果是每一個(gè)常規(guī)近正弦的發(fā)動(dòng)機(jī)改善了大約10%的效率(第二定律效率)。
有限時(shí)間熱力學(xué)是引伸常規(guī)熱力學(xué)相關(guān)原則上橫跨主題的整個(gè)間距，從最抽象的水平到廣泛的應(yīng)用。 方法是根據(jù)廣義熱力學(xué)潛力的創(chuàng)立(1)為包含時(shí)間或?qū)υ谙拗浦械臈l件估計(jì)在系統(tǒng)之內(nèi)(2)和在產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于那些廣義潛力的極值的最佳路徑的計(jì)算。
迄今為止，有限時(shí)間熱力學(xué)的工作集中于較為理想化的模型(2-7)和存在性定理(2)，且全部集中在抽象方面。這項(xiàng)工作是希望作為一個(gè)步驟連接在實(shí)用的有限時(shí)間熱力學(xué)方面涌現(xiàn)了的抽象熱力學(xué)概念，工程學(xué)方面的課題，一臺(tái)實(shí)用機(jī)器的設(shè)計(jì)的原則。
在這個(gè)報(bào)告中，我們用接近理想的奧多周期來研究?jī)?nèi)燃機(jī)模型，但由于頻率限制使得在實(shí)際的發(fā)動(dòng)機(jī)中是以二主要損失的形式存在。 我們通過“控制”時(shí)間改善活塞運(yùn)動(dòng)來優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。 結(jié)果，沒有進(jìn)行一項(xiàng)詳細(xì)的工程學(xué)研究，我們能夠通過受活塞的時(shí)間路徑的影響和優(yōu)化活塞行動(dòng)獲得效率的改善的估計(jì)來了解是怎么損失的。
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