摘要：建立了一类在均匀产热的圆柱发热体中嵌入圆截面等温液冷通道的热源-热沉集成模型,基于构形理论,给定圆柱发热体截面积和通道截面积占比为约束条件,以液冷通道数及其半径为设计变量,研究了液冷通道分布对集成模型散热能力的影响,获得了不同液冷通道截面积占比下的最优构形。当通道截面积占比和通道数给定时,均存在最优的圆心距使得热源-热沉整体的散热性能最优,但对应两个指标的最优圆心距不同。给定通道截面积占比时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道数的增加而降低;给定通道数时,无量纲最高温度和无量纲当量热阻均随通道截面积占比的增加而降低。本文所得研究结果可对圆柱器件高效冷却的热设计提供理论指导。

摘要：建立了不同吹扫模式下碘化氢(HI)分解膜反应器有限时间热力学模型,将吹扫气流率、反应进口压力、渗透膜厚度、反应器长度作为决策变量,以HI转化率最大、H_(2)回收率最大、总熵产率最小为目标开展多目标优化。通过研究发现,在给定的决策变量变化范围内HI转化率和H_(2)回收率最大两者具有一致性,但两者无法与总熵产率最小同时达到最优;相比顺流吹扫模式,逆流吹扫模式下Pareto前沿目标值均具有较高的HI转化率和H_(2)回收率。使用不同的决策方法选取最优解,顺流模式下的TOPSIS决策点和逆流模式下的LINMAP决策点具有较小的偏差因子可作为反应器参数设计最优解。

摘要：Thermoelectric effect is the most efficient way to convert electric energy directly from the temperature gradient. Thermoelectric effect-based power generation, cooling and heating devices are solid-stated, environmentally friendly, reliable, long-lived, easily maintainable, and easy to achieve miniaturization and integration. So they have unparalleled advantages in the aerospace, vehicle industry, waste heat recovery, electronic cooling, etc. This paper reviews the progress in thermodynamic analyses and optimizations for single- and multiple-element, single- and multiple-stage, and combined thermoelectric generators, thermoelectric refrigerators and thermoelectric heat pumps, especially in the aspects of non-equilibrium thermodynamics and finite time thermodynamics. It also discusses the developing trends of thermoelectric devices, such as the heat sources of thermoelectric generators, multi-stage thermoelectric devices, combined thermoelectric devices, and heat transfer enhancement of thermoelectric devices.

摘要：内可逆闭式简单燃气轮机循环(Brayton循环)模型是基于有限时间热力学理论和已有文献建立的热力学循环模型。以生态学有效功率为优化目标,研究了该循环的性能特性,导出了生态学有效功率的表达式,分析了不同热源温比下该循环的无因次生态学有效功率与压比、效率和无因次功率的关系,比较了该循环的生态学有效功率与其他多个目标函数的性能差异。结果表明:无因次生态学有效功率与压比和效率的关系呈类抛物线型,存在最优压比使无因次生态学有效功率最大;无因次生态学有效功率与无因次功率的关系呈扭叶型,任一给定的无因次生态学有效功率值都对应2个无因次功率值,实际设计时,热机应选择功率较大的工况点;如果将热源温比提高,则无因次生态学有效功率及其目标下的无因次功率、效率和最佳压比均提高;追求生态学有效功率以牺牲热机的部分功率来提升循环的热效率,可大幅度降低熵产率。研究成果可以为Brayton循环热机的设计和优化提供参考。

摘要：基于第1部分对循环功率和效率特性的研究,进一步以效率、生态学函数、功率和功率密度为优化目标,以压缩比为优化变量,利用NSGA-Ⅱ算法对内可逆空气标准等温加热修正Brayton循环进行不同目标组合的单、双、三和四目标优化,并利用偏差指数对3种决策方式的优化结果进行分析对比,从而寻找最优解集。结果表明三目标优化中偏差指数最小,为0.129 2。故多目标优化能更有效地找到最优解集。研究成果可为Brayton热机循环的优化设计提供一定参考。

摘要：Umbrella-shaped assembly of cylindrical fins is optimized by adopting analytical method and taking dimensionless mean thermal resistance (MTR) as performance index. The optimal construct of umbrella-shaped assembly is obtained. The results show that the heat conductance performance of the assembly becomes ever worse with ever greater number of elemental cylindrical fins,the umbrella-shaped assembly reduces to cylindrical fin in some values of design parameters,and the diameters’ dependence on design parameters is weak for the optimized assembly. An equivalent thermal resistance defined based on entransy dissipation rate (EDR) reflects an average heat transfer effect of the assembly. The constructal design corresponding to the minimum EDR (or MTR) should be adopted for designing an assembly of fins in engineering at the limit safe condition.

摘要：Steam generator is optimized by applying entransy dissipation extremum principle and constructal theory and adopting analyti-cal *** obtained results show that the optimal spacing between adjacent tubes,the mass flow rate of gas and the maximum entransy dissipation rate all depend on the dimensionless diameter of one tube,the dimensionless pressure difference number and the dimensionless length of flow channel of *** the three dimensionless groups,the optimal numbers of riser tubes and downcomer tubes and their summation all depend on the dimensionless height of one *** maximum entransy dissipation rate increases as the pressure difference that drives the gas flowing increases,and as the diameter of one tube and the length of flow channel both *** mean heat flux in the heat transfer process of hot gas grows greatly,and the performance of the system is *** with the optimal construct with heat transfer rate maximization,the optimal construct with entransy dissipation rate maximization can improved the heat transfer effect of the steam generator more.

摘要：基于有限时间热力学理论和NSGA-II算法,对不可逆Otto循环进行了热力学分析和多目标优化.在前人建立的不可逆Otto模型基础上,进一步导出了该循环功率密度的表达式,分析了循环最大温比、传热损失、摩擦损失和内不可逆性损失对循环功率密度与压缩比和功率密度与效率特性的影响;在最大功率与最大功率密度准则下,比较了该循环的热效率、最大比容比和最大压比;基于NSGA-II算法,引入功率、效率、生态学函数和功率密度,对该循环分别进行单、双、三和四目标优化;采用LINMAP,TOPSIS和Shannon entropy三种决策方式,比较了不同优化目标组合下的偏差指数,得到了优化设计方案.当以无因次功率和无因次生态学函数为优化目标进行二目标优化时,采用LINMAP决策方式得到的偏差指数最小,其设计方案更接近于理想方案.

摘要：集热器是太阳能海洋热能转换系统进行热量收集的重要设备.本文以平板太阳能集热器为研究对象,建立考虑海水出口温度和总泵功率的线性加权复合函数,在吸热板总体积和换热管体积一定的条件下以复合函数最小为目标对其进行构形优化,得到最小复合函数和换热管最佳内径.结果表明,构形优化后的集热器总泵功率和复合函数分别比初始设计点对应值降低了66.89%和5.56%,海水出口温度降低了8.9%.这说明复合函数牺牲了一定的传热性能,使得集热器的流动性能得到很大的改善,最终使得平板集热器的综合性能得到提高.随着单板宽度、太阳辐射强度、海水入口温度、吸热板热导率和集热器单元数的增大与总海水质量流率的减小,最小复合函数减小.将构形理论应用到平板太阳能集热器的构形优化中,为其结构优化设计提供了新的指导,这一方法可进一步推广到太阳能海洋温差发电系统的优化设计中.

摘要：本文建立了矩形直肋热沉与圆柱针肋相结合的翅针单列热沉构形优化模型,在给定热沉占空体积和针肋材料体积的约束条件下,给定热沉底面温度,以换热率最大化为目标对翅针单列热沉进行了构形优化。结果表明:与矩形直肋热沉相比,翅针单列热沉的换热性能得到了很大提高;不同的材料占比、入口速度和肋高比条件下,热沉最优构形不同。本文的研究结果可为实际热沉的热设计及使用提供科学依据和理论指导。