摘要：基于有限时间热力学理论,本文建立了具有中间热源的两级联合热驱动布朗热泵循环模型.该循环模型由两个热驱动布朗热泵串联组成.两热泵工作在温度恒定的三个热源间,热源与热泵间存在有限速率的传热过程.考虑热源与热泵间的传热损失,导出了系统的供热率和供热系数解析式,通过数值计算分析了设计参数对联合布朗热泵循环性能的影响.结果表明供热率随势垒高度单调递减,随外力和势垒不对称度单调增加.供热系数关于势垒高度、势垒不对称度和外力都有最大值.当顶部和底部热源温度一定时,中间热源温度与顶部热源温度越接近,供热率和供热系数越大.比较了工作在相同温度热源下单级布朗热泵循环与联合布朗热泵循环的性能,结果表明联合热泵循环的供热率更大,但是供热系数会相对减小.

摘要：[目的]为了满足船舶与水下航行器等对电子器件高效热管理的需求,开展波纹壁树状微通道圆盘热沉的构形设计研究。[方法]提出波纹壁树状微通道圆盘热沉的设计原型,基于构形理论,在给定热沉体积和液冷微通道体积的约束条件下,以综合考虑传热和流动压降的复合性能指标(PEC)最大化为目标,对波纹壁的振幅和波长进行构形设计。[结果]结果表明:与直通道热沉相比,波纹壁能增大换热表面积,且凹穴处能够产生涡,因而能够有效降低最高温度。当入口雷诺数为700,900或1100,增大波纹壁的振幅时,热沉最高温度降低了13.5 K,但是压降损失明显增大;减小波纹壁的波长,热沉最高温度降低了4.7 K,压降损失增幅较小;在给定波长较大时,均存在最优振幅使复合性能指标取得极大值;在给定波长较小时,随着振幅的增加,复合性能指标单调递增。[结论]波纹壁能够显著提升树状微通道圆盘热沉的传热性能。通过构形设计能够获得复合性能最佳的最优几何结构。

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：针对均匀背景热流条件下的散热问题,构建了类叶状微通道矩形热沉模型,基于构形理论,在给定热沉体积与液冷通道总体积的约束条件下,以热沉最高温度和压降最小化为目标,以微通道单元数、主通道与分支通道的夹角、主通道与分支通道的管径比为设计变量进行了优化设计。结果表明:通过增加微通道单元数、减小主通道与分支通道的夹角、采用较小的主通道与分支通道之管径比,可以降低热沉的最高温度,但是会增大压降损失。

摘要：本文从船舶蒸汽动力装置和海洋热能转换装置两个方面介绍了船海用蒸汽动力装置构形优化理论研究进展.首先回顾了包括蒸发器、过热器、经济器、锅炉整体和冷凝器在内的船舶蒸汽动力装置主要换热部件模型和包括蒸发器、冷凝器、双压透平和整体系统在内的海洋热能转换装置主要换热和能量转换部件和系统模型,然后介绍了基于熵产生最小化理论、有限时间热力学理论、理论和构形理论等现代热学理论的两种装置主要部件的构形优化和海洋热能转换系统的构形热力学优化工作,重点比较了优化前后、不同优化目标和不同系统结构下优化结果的异同.最后,对构形热力学优化应用于一般动力系统能量传递和转换过程优化设计和节能降耗的理论研究做出了展望.

摘要：基于构形理论和多物理场耦合数值计算方法,建立了自然对流条件下均匀产热的多芯片组件模型,给定印刷电路板面积和芯片总占地面积为约束条件,分别以最高温度、最大应力和最大形变为优化目标,以芯片个数及芯片长宽比为设计变量,研究了芯片布局演化对系统性能的影响。结果表明:不同优化目标下,最优构形均为芯片长宽比为2.1的8芯片布局方式,多芯片组件的最高温度、最大应力和最大形变分别最多可降低16.5%,28.3%和26.9%。对芯片个数和芯片长宽比双自由度的优化效果要明显优于仅对芯片长宽比的单自由度优化。

摘要：热化学硫碘循环是一种有潜力的制氢方式,而碘化氢分解反应是制氢过程的关键步骤,碘化氢的分解转化率决定了制氢效率的高低.为进一步从热力学第二定律的角度对碘化氢分解过程进行分析优化,本文建立了碘化氢分解一维活塞流管式反应器模型,并基于有限时间热力学理论,以系统中熵产率最小为优化目标进行研究.考虑传热、流动和化学反应过程的总熵产率,在给定的混合气体进口温度和混合气体进口压力及氢气产率约束条件下进行优化分析,分别考虑管长度固定和自由的两种情况,利用最优控制理论求解管外的热源温度最优分布.结果表明优化后的反应器中管外热源温度和混合气体温度差值存在相对恒定的子区间,并且管外热源的温度变化范围相对热源线性变化的参考反应器更广.与参考反应器相比,管长固定时(L=3 m)最优反应器的总熵产率降低了51.3%,管长自由变化时总熵产率存在二次最优,此时最优反应器长度Lopt=4.91 m,总熵产率相比参考反应器降低了57.6%.总熵产率的降低主要是由降低传热过程不可逆性实现的,适当延长管长可进一步降低反应过程中总熵产率.同时结合工业生产实际对如何实现热源温度最优分布进行了探讨.本文的研究结果对碘化氢分解反应器的尺寸参数和工艺条件设计可提供理论指导.

摘要：建立了3D堆叠芯片硅通孔(TSV)单元体模型,在单元体总体积和TSV体积占比给定时,考虑电-热-力耦合效应,以最高温度、[火积]耗散率、最大应力和最大形变为性能指标,对TSV横截面长宽比和单元体横截面长宽比进行双自由度构形设计优化。结果表明,存在最佳的TSV横截面长宽比使得单元体的最高温度、[火积]耗散率和最大应力取得极小值,但对应不同优化目标的最优构形各有不同,且TSV两端电压和芯片发热功率越大,其横截面长宽比对各性能指标的影响越大。铜、铝、钨3种材料中,钨填充TSV的热学和力学性能最优,但其电阻率较大。铜填充时,4个指标中最大应力最敏感,优先考虑最大应力最小化设计需求以确定TSV几何参数,可以较好兼顾其他性能指标。

摘要：基于构形理论,建立二维射流通道内导热基座上双侧方柱离散热源的散热模型,以离散热源的总纵截面面积和热源高度一定为约束条件,以系统最高温度最小化、温度均匀性因子最小化和温度梯度均匀性因子最小化为目标,以各热源之间的长度比为优化变量,考虑射流速度和热源间距对散热的影响。当热源间距和射流速度给定时,通过改变热源之间的长度比可使系统最高温度、温度均匀性因子和温度梯度均匀性因子不同程度地降低。当热源间距和热源之间的长度比给定时,随着射流速度的增大,系统最高温度、温度均匀性因子和温度梯度均匀性因子亦均不同程度地降低。

摘要：为探究生态化栽培措施对油茶的保花作用,设计生态化栽培、一般栽培、不抚育栽培三个处理,分析比较三个处理油茶的落花情况。试验表明,生态化栽培技术措施具有明显的降低落果率作用,与不采取管理措施的油茶园相比,落花率平均降低16.37个百分点,平均降低比率达到64.15%,有利于油茶保花保果,提升油茶产量。此外,在生态化栽培技术措施中,没有使用化肥农药,减少了人工抚育环节,降低了油茶生产的人工成本,有利于提升油茶的品质,还为农业生产废弃物的消解,特别是农作物秸秆与养殖业的禽畜粪便处理提供了一条绿色的生态化消解通道。