量子熱力學(xué)循環(huán)和布朗馬達(dá)及熱電裝置的優(yōu)化性能研究.pdf

1、廈門大學(xué)博士后學(xué)位論文量子熱力學(xué)循環(huán)和布朗馬達(dá)及熱電裝置的優(yōu)化性能研究姓名：林比宏申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：博士后專業(yè)：凝聚態(tài)物理指導(dǎo)教師：陳忠陳金燦20091001循環(huán)性能的影響，分析循環(huán)的固有回?zé)釗p失，導(dǎo)出性能系數(shù)、制冷率和輸入功率等循環(huán)的重要性能參數(shù)的一般表達(dá)式。對(duì)于給定的輸入功率，使用數(shù)值求解優(yōu)化循環(huán)的制冷率并計(jì)算最大制冷率和對(duì)應(yīng)的性能參數(shù)，從而確定性能系數(shù)和輸入功率的最佳區(qū)域。特別是詳細(xì)討論了在強(qiáng)簡并、弱簡并和高溫極限情況下循環(huán)的優(yōu)化性能

2、，導(dǎo)出三種特殊情況下循環(huán)的優(yōu)化參數(shù)的解析表達(dá)式，同時(shí)，給出一些相應(yīng)的優(yōu)化判據(jù)。本章所得的結(jié)論揭示了量子斯特林低溫制冷循環(huán)與以理想氣體為工質(zhì)的經(jīng)典斯特林制冷循環(huán)之間的聯(lián)系和區(qū)別。第四章，建立以玻色和費(fèi)米氣體為工質(zhì)的不可逆量子布雷頓制冷循環(huán)模型，基于統(tǒng)計(jì)物理理論和理想量子氣體的熱力學(xué)性質(zhì)，導(dǎo)出循環(huán)的制冷率、制冷系數(shù)和輸入功率等重要性能參數(shù)的表達(dá)式。利用這些循環(huán)的重要性能參數(shù)的表達(dá)式，研究工質(zhì)的量子簡并性、循環(huán)的內(nèi)不可逆性和工質(zhì)與熱源之間的有

3、限速率熱傳遞對(duì)循環(huán)優(yōu)化性能的影響?；跀?shù)值計(jì)算方法，優(yōu)化一定輸入功率下循環(huán)的制冷率，計(jì)算出最大制冷率及其相應(yīng)的制冷系數(shù)、工質(zhì)在各工況的溫度，給出制冷系數(shù)和輸入功率優(yōu)化界限，達(dá)確定循環(huán)的最佳運(yùn)行區(qū)域。導(dǎo)出一些特殊情況下循環(huán)性能參數(shù)的解析表達(dá)式。第五章，考慮布朗粒子在一維非對(duì)稱的周期性勢場中運(yùn)動(dòng)，粒子受到外力的作用，并周期性地與兩個(gè)熱源接觸，將具有這些特征的布朗粒子視為微型熱機(jī)，稱之為布朗熱機(jī)。在布朗熱機(jī)中，同時(shí)考慮由于粒子的勢能和動(dòng)能的改

4、變而引起的熱流。利用IjIN紐斯因數(shù)，確定在一維非對(duì)稱的周期性勢場中向前運(yùn)動(dòng)和向后運(yùn)動(dòng)的粒子流，導(dǎo)出輸出功率和效率的解析表達(dá)式，得到了最大輸出功率和最大效率的表達(dá)式，指出了布朗熱機(jī)總是不可逆，其效率甚至在準(zhǔn)極限下也不可能達(dá)到卡諾熱機(jī)的效率。詳細(xì)討論了一些主要性能參數(shù)，如負(fù)載、勢壘高度、勢的不對(duì)稱性和兩熱源的溫比對(duì)布朗熱機(jī)性能的影響。本章獲得的結(jié)論說明了通過參數(shù)的改變可以控制布朗熱機(jī)運(yùn)行于不同的區(qū)域。第六章，指出了由運(yùn)動(dòng)在空間不對(duì)稱和處于