摘要：在第(1)部分导出循环功率密度表达式的基础上,应用NSGA-Ⅱ算法,以循环压缩比为优化变量,引入功率、热效率、功率密度和生态学函数为目标函数,对不可逆往复式Brayton循环进行不同目标组合的单、双、三和四目标优化,并比较了LINMAP、TOPSIS和Shannon Entropy 3种决策方式下多目标优化的结果。结果显示,多目标优化得到的偏差指数小于单目标优化得到的偏差指数,当以P^(-)、E^(-)和P_(d)^(-)或P^(-)和E^(-)为优化目标时,采用TOPSIS决策方式得到的偏差指数为0.1309;当以P^(-)和η为优化目标时,采用LINMAP决策方式得到的偏差指数为0.1309。这3种优化方案得到的结果偏差远小于单目标优化得到的结果偏差,其设计方案更接近于理想方案。研究结果可为实际热机优化提供参考。

摘要：基于有限时间热力学理论,在前人建立的不可逆往复式Brayton循环模型基础上,引入新的目标函数——功率密度(功率与最大质量体积之比),研究了不可逆往复式Brayton循环的功率密度最优性能,分析了最大温比、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性能关系的影响,并分析了上述四者对循环功率密度与热效率性能关系的影响。比较了最大功率与最大功率密度准则下对应的循环热效率、最大质量体积比和最大压比。研究成果可为实际热机的设计提供参考。

摘要：基于已有文献建立了恒温热源内可逆闭式Brayton循环模型,应用有限时间热力学理论和精英非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法,对循环进行热力学分析和多目标优化。以换热器热导率分配和循环压比为优化变量,同时对循环的无因次功率、热效率、无因次生态学函数和无因次功率密度等四个目标进行多目标优化,分析了四目标优化时,最优热导率分配和循环最优压比对四目标特性的影响。在不同优化目标组合的情况下,通过比较LINMAP、TOPSIS和Shannon Entropy三种决策方式的偏差指数,得到了最理想的设计方案。研究成果可为新型燃气轮机的优化设计提供参考。

摘要：考虑工质非线性变比热比和传热损失,应用有限时间热力学理论分析和优化空气标准内可逆DualMiller循环性能。推导功率、效率和生态学函数等性能参数表达式,并通过数值计算得到了功率、效率、生态学函数与压缩比的特性关系;当设计参数取某些特定值时,比较了Dual-Miller循环与Otto、Dual和Miller循环的功率、效率和生态学函数等性能差异;分析了预胀比和Miller循环比对功率、效率、生态学函数等性能的影响。

摘要：应用有限时间热力学理论分析了包含多变过程的内可逆Otto循环,由数值计算给出了考虑传热损失时循环输出功与压缩比、效率与压缩比以及输出功与效率的特性关系,分析了多变指数和传热损失对循环性能的影响,通过分析可知多变指数和传热对Otto循环性能有较大影响。计算所得的结果对实际Otto热机的设计和改进有一定的指导意义。

摘要：基于前人建立的不可逆往复式Brayton循环模型,在考虑多种不可逆损失项和非理想气体比热模型的情况下,以压缩比为优化变量,对无因次功率、效率、无因次生态学函数和无因次功率密度进行性能分析与多目标优化,并通过比较3种决策方式得到的的偏差指数,获得优化方案。结果表明:在进行单目标分析时,四个目标函数性能指数会随着不可逆损失项系数的增大而减小;多目标优化结果相比单目标优化更优,其设计方案更理想。

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：应用有限时间热力学理论,建立了空间动力装置用内可逆闭式Brayton循环模型,导出了功率和热效率的表达式。采用数值计算的方法,首先在给定高温侧和中间侧换热器有效度的情况下,分析了循环各参数对功率最优性能的影响;然后在给定整个装置3个换热器的总热导率情况下,将功率作为优化目标,对换热器热导率分配进行了优化,得到了循环的最大功率,进一步优化低温热源温度,得到了二次功率最大值,分析了循环各参数对最大功率最优性能的影响。结果表明:存在一个最佳的低温热源温度和一对最佳的热导率分配,使二次功率达到最大;随着高温热源温度的增加,最大二次功率对应的最佳低温热源和最佳热导率增加;随着空间环境温度的减小和换热器总热导率的增加,最大二次功率对应的最佳低温热源和最佳热导率都减少。所得结果对实际空间动力装置的设计优化有一定指导作用。

摘要：基于有限时间热力学理论,在已有文献建立的理想回热式内可逆Ericsson循环模型基础上,导出了循环的有效功率表达式。通过数值计算,比较了循环最大功率P_(max)和最大有效功率(E_(P))_(max)对应的效率,分别分析了参数K/lnr_(p)和传热系数α对有效功率与功率、效率和工质温比x特性关系的影响。结果表明:(E_(P))_(max)对应的效率ηE_(P)大于P_(max)对应的效率η_(P),以(E_(P))_(max)为优化目标时用部分功率的损失换来了效率的提高;随着K/lnr_(p)的增大,循环(E_(P))_(max)、(E_(P))_(max)对应的工质温比x_(opt)、(E_(P))_(max)对应的功率P_(E_(P))和(E_(P))_(max)对应的效率ηE_(P)均减小;随着α的增大,循环(E_(P))_(max)、x_(opt)、P_(E_(P))和ηE_(P)均增大。研究结果可为Ericsson热机的优化设计提供新的思路。

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。