摘要：为了研究水泵水轮机不同工况下的运行稳定性,采用FLUENT软件对模型水泵水轮机转轮和无叶区的流态、熵产率分布、压力脉动进行了数值模拟,并将数值模拟结果与试验进行了对比.结果表明:数值计算的压力脉动数据与试验值吻合较好,旋涡引起的速度梯度和压力梯度剧烈变化是水泵水轮机内部高能量损失的根本原因.相较于设计工况,小流量工况时转轮叶片吸力面水流的流动分离和旋转失速会导致此处熵产率较高,叶片吸力面压力脉动主频和第2主频幅值最大;大流量工况时动静干涉作用占主导,无叶区的熵产率最大,相应的无叶区压力脉动主频幅值也最大.由此可见,各工况下主流区熵产率和压力脉动具有强相关性,熵产率大的区域,压力脉动也较大.

摘要：研究了内可逆谐振子量子卡诺制冷机的整体最优性能。得到了协调优化目标函数Ｅ最大时量子制冷机的制冷系数以及最佳制冷率和熵产率。

摘要：乙烯齐聚反应合成液体燃油技术在军用和民用领域具有广阔的应用前景。基于有限时间热力学,对包含混合器、压缩机、换热器以及乙烯齐聚反应器的化工流程进行了建模与优化,计算给定癸烯产率条件下流程熵产率最小时的压缩机出口压力、换热器出口温度以及换热器与反应器的管外热源分布,并将优化结果与参考化工流程以及反应器熵产率最小的对应流程进行了对比。结果表明,换热器出口温度为608.18 K和压缩机出口压力为2.68 MPa时,流程的熵产率最小,优化后的流程熵产率相比参考化工流程下降了3.12%,相较于反应器熵产率最小对应流程熵产率降低了1.30%。研究结果对乙烯齐聚化工流程最优设计具有一定的指导意义。

摘要：针对一台低速轴流压气机搭建了叶片与机匣处理一体化优化设计平台,基于自由变形技术关联设计参数与工程参数,实现多目标优化.综合考虑效率和裕度指标,在峰值效率不降的情况下获得了7.21%的裕度拓宽量.针对最优方案,分析了叶顶堵塞及损失分布,探讨了叶片与机匣处理一体化优化设计的扩稳机理.研究发现:叶片弯掠和机匣处理组合作用下,最大堵塞位置由24.7%叶顶轴向弦长后移至33.6%叶顶轴向弦长,最大损失位置由21.4%叶顶轴向弦长后移至30.6%叶顶轴向弦长,叶顶泄漏涡的抑制和低能堵塞区的消除是一体化优化设计扩稳的主要原因.

摘要：本文在简要回顾化学反应过程有限时间热力学研究的基础上,从海基合成燃油系统的碳、氢源捕获子系统各单元(包括电化学海水酸化单元,酸化海水CO2捕集单元,氢气(H2)获取单元)、燃料催化合成子系统各单元(包括"长链烃裂解"合成燃油技术路径中逆水气变换单元反应器、费托合成单元反应器,"短链烃聚合"合成燃油技术路径中CO2氢化合成低碳烯烃单元反应器、烯烃齐聚单元反应器)性能研究方面介绍了其热力学分析与优化研究进展.研究工作结合热力学、传热学、流体力学、化学反应动力学、最优控制理论和多目标优化方法,建立模型,优化性能,探索海基合成燃油系统关键单元的热设计与优化问题.由浅入深,从建立热源温度完全可控的一维活塞流反应器模型到建立考虑真实热源载热工质的二维拟均相反应器模型;由可逆模型到不可逆模型,从建立经典平衡态热力学模型到建立考虑多种不可逆因素的有限时间热力学模型;由单目标优化到多目标优化,从熵产生率最小和比熵产生率(对目标产物产率平均的熵产生率)最小的单目标优化到综合考虑目标产物产率最大和熵产生率最小、出口平均转化率最高和最大径向温差最小的多目标优化.本文取得了一些具有重要理论意义和实用价值的研究成果,可为海基合成燃油系统的设计与优化提供科学依据和理论指导.下一步的发展方向是实现两个子系统和全系统与关键单元集成的构形热力学优化.

摘要：为了探究CST (形状函数变换技术)造型方法在涡轮叶片前缘修型中的应用效果,完善了CST方法在前缘型线重构中的实施细节,数值模拟了雷诺数对前缘修型前后叶型损失及边界层特性的影响,验证了CST前缘修型方法在新型高速飞行器低压涡轮中的实用性。结果显示:CST方法前缘修型可以消除HD叶型吸力侧前缘的压力峰和分离泡,从而使得高雷诺数条件下吸力侧分离诱导的边界层转捩现象延迟发生,叶型损失降低32%,拓展了低损失状态的雷诺数范围。吸力侧损失的降低在低雷诺数条件下主要来自于前缘附近的剪切层,而高雷诺数条件下主要来自于前缘剪切层和扩压段前的层流边界层。新型高速空天飞行器低压涡轮叶片采用CST前缘修型对提升效率是有效的,在设计点状态附近效率提高0.1%,而膨胀比较低的大负攻角状态下效率提升0.3%~0.5%,损失降低的位置主要集中在叶展中部压力侧边界层和根部的二次流区域。

摘要：液力透平作为一种液体余压能回收装置,在小水电建设和能量回收领域得到广泛应用,但其内部能量损失特性不清。以两级径流式液力透平为研究对象,基于熵产理论和Omega涡识别准则分析了各过流部件内能量耗散机理。结果表明:速度脉动和壁面效应是能量损失的主要来源,设计工况下二者总占比为98.03%。叶轮和导叶是透平内能量耗散的主要区域;小流量工况,叶轮损失占比较高;大流量工况下,导叶损失占比较高。叶轮内的能量损失源于叶片前缘分离涡、吸力面回流涡以及叶片尾缘涡等不稳定流动现象,而相对液流角与叶片进口安放角的不匹配是导致叶轮内产生不稳定流动的根本原因;在导叶和导叶Ⅱ-反导叶中,不同流量下导致其能量耗散的因素基本保持一致,叶片前缘失速涡和流动分离等劣态流动引起的动量交换是导致能量损失的主要原因。环形吸水室内流动的非对称性导致导叶Ⅰ各流道内熵产率分布不均匀,而导叶Ⅱ-反导叶通过正导叶的整流减小了冲击效应,各流道内熵产率分布均匀且高熵区较小。

摘要：基于能量分析的观点,建立了反映四热源吸收式热泵泵热率与熵产率之间最佳折衷的生态学准则,分析了线性(牛顿)传热定律下内可逆四热源吸收式热泵的生态学最优性能,导出了生态学目标与泵热系数的优化关系和最大生态学目标值及其相对应的泵热系数、泵热率和熵产率,确定了循环主要参数的生态学优化选择范围。数值算例分析了泵热率目标和生态学目标的相互关系,计算表明生态学准则对吸收式热泵优化设计是一种具有长期效应的可选优化目标。

摘要：本文从热力学第一及第二定律出发,分析换热器传热过程的熵产率,从而建立传热过程的熵产率关系式,并以此对换热器的传热及流动性能进行定量分析,进而寻找使熵产率为最小时的换热器的有关参数,为换热器的优化设计及校核提供最佳数据.

摘要：文章应用有限时间热力学理论,首先建立了逆水气变换(RWGS)化工流程模型,并分析了反应器入口压力和入口摩尔流率对整个化工流程性能的影响,接着以总熵产率最小和CO产率最大为优化目标,采用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-II)对RWGS化工流程进行了多目标优化。结果表明:化工流程的最小总熵产率与最大CO产率两个目标无法同时达到最优;Pareto最优前沿包含了2个目标在不同权重下的最优解;与参考点相比,利用LINMAP决策的方法确定的最优解使总熵产率减小了3.5%,CO产率增加了3.5%。文中研究结果对实际RWGS化工流程的设计与优化有一定的理论指导意义。