广义不可逆布雷森循环生态学性能系数分析

以反映热机循环输出和损失之比的生态学性能系数(ECOP)为目标,用有限时间热力学理论,对广义不可逆布雷森循环进行性能分析。导出了在牛顿传热律下广义不可逆布雷森循环无因次功率、效率、无因次熵产率、无因次生态学函数和生态学性能系数的解析式;并通过数值算例得到它们之间的关系。结果表明,内不可逆性对该热机各种性能参数产生一定的影响,以ECOP为目标优化具有效率较高,熵产率较低的优势。     

具有热阻、热漏的不可逆布雷森循环生态学性能新析

以反映热机循环输出火用和火用损失之比的生态学性能系数为目标,用有限时间热力学的方法分析具有热阻、热漏的不可逆布雷森循环性能.导出了在牛顿传热律下布雷森循环无因次功率、效率、无因次熵产率和生态学性能系数的解析式;并通过数值算例得到它们之间的关系.结果表明:对比生态学目标E,循环在最大生态学性能系数ECOP下工作时,其相应的熵产率和热效率有明显优势.     

不可逆往复式Brayton循环性能分析与优化：(2)多目标优化

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■、■和■或■和■为优化目标时,采用TOPSIS决策方式得到的偏差指数为0.130 9;当以■和η为优化目标时,采用LINMAP决策方式得到的偏差指数为0.130 9。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。     

不可逆中冷焦耳_布雷顿功热并供系统火用分析

运用热力学火用分析的方法,分别考虑了高低温侧换热器、热回收装置侧换热器和中冷器的热阻损失,以及压缩机和涡轮机中的内不可逆损失,以无因次总输出火用和火用效率为目标函数,借助数值分析的方法,研究了恒温热源条件下不可逆中冷焦耳—布雷顿功热并供系统的火用性能,分析了主要特征参数对无因次总输出火用及火用效率的影响。分析结果表明,当中间压比不变而总压比变化时,存在一组最佳运行参数,使无因次总输出火用达到最大,还存在最大的总输出火用和火用效率以及相对应的一组最佳运行参数。提高中冷器换热有效度可以增加无因次总输出火用和火用效率。     

不可逆简单MCBC在不同优化目标下的性能比较

应用有限时间热力学的理论和方法,导出了变温热源条件下简单不可逆等温加热修正Brayton循环(MCBC)的无因次功率、热效率、无因次功率密度、无因次熵产率和无因次生态学函数的解析式,并分别以它们为优化目标,详细对比了不同优化目标下的主要设计参数,指出了不同设计方案的优势与不足。本文所得结果可以为闭式燃气轮机装置优化设计提供理论指导。     

闭式变温热源不可逆IFGT循环的生态学优化

计入工质与高、低温侧换热器和回热器的热阻损失、压气机和透平中不可逆压缩和膨胀及管路系统中的压力损失,用有限时间热力学理论和方法,导出了变温热源条件下闭式不可逆外燃式燃气轮机(IFGT,Indirectly Fired Gas Turbine,又称EFGT,Externally Fired Gas Turbine)无因次生态学函数的解析式,通过详细的数值计算,得到了最大生态学函数条件下高、低温侧换热器和回热器的热导率分配及工质和热源间的热容率匹配的全局最优解。     

工质线性变比热内可逆矩形循环功率密度和有效功率特性

应用有限时间热力学理论基于已有文献建立的模型,以功率密度和有效功率为优化目标,分析工质比热随温度线性变化条件下,存在传热损失的内可逆矩形循环性能特性,得到循环无因次功率密度Pˉd、无因次有效功率Wˉep与循环膨胀比γ和效率η之间的关系.结果表明,循环Pˉd-γ和Wˉep-γ关系曲线均为类抛物线型,Pˉd-η和Wˉep-...     

线性唯象传热下的斯特林制冷机的Ω函数优化

以线性唯象传热规律为基础,建立了不可逆斯特林制冷机的相关模型,结合热阻、热漏、回热损失等一些不可逆因素,将能使性能系数和制冷率达到平衡的Ω函数作为目标,对斯特林制冷机进行有限时间热力学优化。数值计算的结果表明:不可逆因素A1和热漏越小,Ω函数所取得的极值越大。在温比相同的条件下,制冷率和性能系数不能在同一工况下取得最大值,故而通过协调优化,使Ω函数在某一工况下存在极大值,进而实现制冷循环性能最佳,并最终对实际斯特林制冷机的发展和改进提供理论指导意义。     

中冷回热燃气轮机循环换热器热导率最优分配——生态学性能优化

用有限时间热力学方法优化恒温热源条件下闭式中冷回热燃气轮机循环的生态学性能,计入工质与高低温侧换热器、回热器以及中冷器之间的热阻损失、压气机内不可逆压缩和涡轮内部不可逆膨胀损失,导出了循环生态学函数解析式,通过数值计算优化各换热器热导率分配以及中间压比和总压比,得到了循环最优生态学性能.     

水泥窑余热发电技术的分析及优化

以新型干法水泥生产过程中产生的废气为热源,建立了3种常规余热发电系统模型,分析了采用单压、双压、闪蒸系统回收水泥生产余热的性能.采用遗传算法对各种余热发电系统进行优化,得出了循环系统对外输出的最大功率及最优参数.研究了热力参数对系统性能影响的规律.对各种余热发电系统进行了分析,指出了提高炯效率的方向.结论:在给定的余热条件下,双压系统对外输出功率最大,具有最大发电量;采取措施减少余热锅炉中的不可逆损失,可以大大提高余热发电系统的性能.     

内燃机循环熵产分析和性能评价

引入无因次熵产数Ns表示内燃机热力性能完善程度，对内燃机循环进行热力分析。研究了内燃机热力性能参数压缩比ε、定容增压比λ、定压预膨胀比p等对循环热效率ηm和无因次熵产数Ns的影响。研究表明压缩比ε、定容增压比λ增大，循环热效率ηm和无因次熵产数Ns相应增大，定压预膨胀比p增大，则无因次熵产数Ns增大且循环热效率ηm降低。根据内燃机常规性能参数范围，选定最高温度最高压力，依据性能分析经过一系列优化计算，得到考虑无因次熵产数Ns尽可能小的优化性能参数。     

基于MCS和改进遗传算法的进气消声器优化分析

综合考虑发动机进气消声器声学性能和阻力特性,采用蒙特卡洛模拟(MCS),分别对基于传递矩阵和神经网络建立的进气消声器传递损失和压力损失数值模型进行参数贡献度分析,结合改进遗传算法(GA)对进气消声器进行单目标和多目标优化。研究结果表明:MCS方法有效辨识出参数L2,L4,L6,D2,D3,D4对传递损失和压力损失贡献都较大,简化了优化分析模型。基于神经网络建立的消声器压力损失数值模型精度较高,消声器压力损失大小的限制对进气消声器的优化结果影响较大。在满足压力损失的情况下,单目标优化能使进气消声器的传递损失在单个共振带中心频率处传递损失达到最大值,而多目标优化得到的进气消声器比原始进气消声器控制进气噪声最多降低5. 31 d B,在整个工况范围,进气噪声基本都有所降低,性能优于单目标优化的结果。     

内可逆PM循环功率密度最优特性

应用有限时间热力学理论,在内可逆多孔介质(PM)循环模型基础上,将功率密度引入循环最优性能研究中。分析循环温比、传热损失和预胀比对功率密度与压缩比和功率密度与热效率特性曲线的影响,比较最大功率密度和最大功率条件下循环的性能差异。结果表明,无因次功率密度与压缩比特性曲线呈类抛物线型,无因次功率密度与热效率特性曲线呈扭叶型。与以最大功率条件下相比,PM循环拥有更高的效率和更小的尺寸。     

工质非线性变比热比不可逆Dual-Miller循环生态学目标函数优化

考虑工质非线性变比热比特性,存在气缸传热损失、活塞摩擦损失和其他内不可逆性损失,应用有限时间热力学理论分析和优化空气标准Dual-Miller循环性能,推导出了功率、效率和生态学目标函数等性能参数表达式,并由数值计算得到功率和效率与压缩比、功率与效率、生态学目标函数与功率和效率的特性关系,分析升压比和活塞冲程对各性能指标的影响,并分析比较各种不同优化目标下的性能特点。     

基于多目标GLUE算法的新安江模型参数不确定性研究

针对新安江水文模型参数的不确定性问题,以湘江湘潭断面控制流域为例,采用新安江日模型和两个纳什效率系数作为水文模型参数率定的目标函数,结合SCE-UA优化算法,分析了不同目标函数对实测径流的模拟能力,在此基础上进一步分析了单目标GLUE方法、多目标GLUE方法和NSGA-Ⅱ优化算法获得不确定性区间特征值。结果表明,不同目标函数对径流过程显示了不同的模拟性能;NSGA-Ⅱ算法可优化多目标拥有较小的不确定性区间,但区间对实测值的覆盖率较小;与单目标算法相比,在相同的区间宽度下,多目标GLUE方法具有更高的区间覆盖率。     

具有热阻、热漏和回热损失的不可逆斯特林循环生态学性能系数优化分析研究

利用有限时间热力学分析了具有热阻、热漏和回热损失的不可逆斯特林循环生态学经济性能优化ECOP评判标准,推导了不可逆斯特林循环关于功率输出、效率、经济学函数和ECOP优化分析的数学表达式,利用数字分析以及热漏、回热时间和回热器效率研究上述参数之间的相互关系.研究结果表明:在最大ECOP工作条件下工作的斯特林循环比在最大生...     

内可逆闭式Braysson循环单、双、三和四目标优化

基于前人建立的恒温热源内可逆Braysson循环模型,以换热器热导率分配和工质对数温比为优化变量,引入功率、效率、生态学函数和功率密度,应用NSGA-Ⅱ算法对不同目标函数组合完成了多目标优化。分析了最佳热导率分配和最佳工质对数温比与四目标优化时各个目标的关系。通过比较不同优化目标组合时LINMAP、TOPSIS和香农熵3种决策方式的偏差指数,从而得到最佳方案。结果表明,四目标优化时,TOPSIS决策方式所得偏差指数为0.204 0,且为最小,故相比于单、二和三目标优化,四目标优化方案最佳。     

工质比热随温度线性变化时不可逆Atkinson循环功率密度特性

基于已有文献建立的存在传热、摩擦和内不可逆性损失的不可逆Atkinson循环模型,利用有限时间热力学理论,以循环功率密度(循环输出功率与最大比容之比)为目标函数,对工质比热随温度线性变化条件下的循环进行了性能分析。由数值计算给出了循环功率密度与压缩比和效率的特性关系,分析了工质变比热特性、传热、摩擦和内不可逆性损失对Atkinson循环功率密度特性的影响。结果表明:循环功率密度与压缩比的关系曲线呈抛物线型,功率密度与效率的关系曲线呈扭叶型。与最大功率条件相比,Atkinson循环发动机在最大功率密度条件下具有更小的尺寸参数和更高的效率。     

低温余热有机朗肯循环发电系统工质选择

对有机朗肯循环系统工质的优化选择已逐渐从单一优化目标向多目标发展,但所选的优化目标及优化方法普遍存在主观性较强的问题.针对上述问题,从环保性、安全性等方面对工质进行初选,得到了R123、R245fa、R245ca和R601等9种工质,然后采用主成分分析法对工质的热效率、循环净功和不可逆损失等7个热力性能指标进行了分析计算,得到了两个较为客观的综合评价指标,并在不同蒸发温度下对工质的综合热力性能进行了分析.结果表明:R601做功能力较强,综合效率较高,是该循环系统较为理想的工质.     

H_2O/LiBr双吸收式热变换器系统多目标参数优化

以双吸收式热变换器作为研究对象,综合考虑系统总传热面积Atot、热效率COP、总损失I和热源输入Exin,通过线性加权法建立了以Atot/COP和I/Exin为目标函数的多目标评价模型。利用多目标模型对系统进行参数优化的结果表明,多目标评价模型能同时考虑多个优化目标,相比单一目标更为合理;在给定的工况范围内,存在最优的发生温度、蒸发温度、吸收温度、吸收/蒸发温度以及第一溶液热交换器效能,使多目标函数最小;尽可能降低冷凝温度和提高第一溶液热交换器效能有利于提高系统的整体性能。