非平衡態(tài)熱力學理論在河流動力學領(lǐng)域中的應用.pdf

1、該文首先介紹了非平衡態(tài)熱力學的兩個基本理論-最小熵產(chǎn)生原理和耗散結(jié)構(gòu)理論,并根據(jù)熵產(chǎn)生與能耗率關(guān)系,得出最小熵產(chǎn)生原理與最小能耗率原理二者等價的推論.然后將最小能耗率原理和耗散結(jié)構(gòu)理論移植到河流動力學領(lǐng)域.應用這兩個基本理論主要研究解決了以下問題⑴基于最小熵產(chǎn)生原理重新推導出流體最小能耗率原理的一般數(shù)學表達式.⑵指出河流系統(tǒng)中的熵與熵產(chǎn)生是兩個不同的概念,沖積河流在調(diào)整過程中,力求使水流的熵產(chǎn)生或能耗率趨于最小值,而不是使熵趨于最大值.

2、⑶基于最小能耗率原理,以水流能耗率作為目標函數(shù),以水流連續(xù)方程、水流運動方程及懸移質(zhì)挾沙力公式或推移質(zhì)輸沙率公式作為約束條件,通過對目標函數(shù)求條件極值,分別推導出以懸移質(zhì)造床為主的顯式河相關(guān)系式和以推移質(zhì)造床為主的顯式河相關(guān)系式.⑷應用最小能耗率原理解釋了河型成因.⑸應用耗散結(jié)構(gòu)理論解釋了河型轉(zhuǎn)化.⑹將最小能耗率原理應用到穩(wěn)定渠道設(shè)計中.⑺將最小能耗率原理應用到低水頭彎道式引水樞紐設(shè)計中.以水流能耗率作為目標函數(shù),并應用與彎道有關(guān)的約束