程新广
,
夏再忠
,
李志信
,
过增元
工程热物理学报
本文讨论了通过重新布置场内的导热系数分布来强化热传导的导热优化问题.针对边界上传热量一定的任意几何区域的稳态导热,在全场的导热系数积分为定值的条件下,以最小热耗散作为目标,利用变分方法导出了导热优化的基本准则:导热系数与局部热流密度成正比.该准则指导下的导热优化过程可获得热耗散最小的导热系数分布.实例证明了该方法是有效且合理的.
关键词:
导热优化
,
导热系数
,
热耗散
苏欣
,
程新广
,
孟继安
,
过增元
工程热物理学报
在粘性耗散一定的条件下,以热量传递势容耗散取得极值为优化目标,利用变分方法可以导出稳态层流对流换热的场协同方程.场协同方程的意义在于能够求解一定边界条件所对应的最佳速度场,从而实现最优的传热效果.本文采用二维方腔内空气的层流对流换热模型,通过将最佳速度场与其它流场的换热结果进行比较,初步验证了场协同方程的正确性,并对场协同方程的优化过程和原理进行了深入的分析.
关键词:
对流换热
,
场协同方程
,
最佳速度场
韩光泽
,
朱宏晔
,
程新广
,
过增元
工程热物理学报
本文将导热系统与弹性力学系统以及带电系统类比,发现这三种不同类型的系统在输运方面具有一致的行为特征,有相同的数学表达方式.都是在强度量的作用下,广延量的输运过程.强度量在被传递的广延量上的累积效果由广义功反映,广义功就是传递过程中的传递能力,传递能力在过程中有损耗.定义了导热过程中的热力功,它等于传热温度与传递的热量的乘积,反映了温度在传热量上的累积效果.热力功是传递中的热量传递势容,总热力功等于系统热量传递势容的改变量,热量传递势容表示物体的导热能力.
关键词:
传递相似性
,
导热系统
,
热力功
,
热量传递势容
吴晶
,
程新广
,
孟继安
,
过增元
工程热物理学报
在一定的约束条件下,存在一个最优的速度场,它能够使得温度场和速度场的协同程度最好,从而使得对流换热的整体传热性能达到最优.目前对传热效果的评价存在熵产最小化和势容耗散取得极值两种不同的准测.分别根据这两种优化准则,用变分方法推导了在粘性耗散一定的条件下,稳态无内热源的层流对流换热的场协同方程,并对方腔内对流换热问题进行了优化.数值计算结果表明,势容耗散取得极值时的换热效果优于熵产最小的结果,因此势容耗散极值原理更适合做为对流换热的优化准则.
关键词:
最小熵产
,
势容耗散极值
,
场协同方程
,
对流换热
程新广
,
李志信
,
过增元
工程热物理学报
导热是一个不可逆过程,它的优化遵循最小热量传递势容耗散原理.本文根据该原理,对体点问题中的高导热材料布置进行了优化.当域内导热系数的积分为定值时,最小热量传递势容耗散对应于导热系数与当地热流成正比,即全场的温度梯度均匀.以温度梯度均匀化为准则,利用仿生优化方法得到了域内有均匀和非均匀热源时高导热材料的最优布置.
关键词:
导热优化
,
最小热量传递势容耗散原理
,
仿生优化
程新广
,
朱宏晔
,
过增元
工程热物理学报
过增元基于质能方程提出了热质的概念.在非平衡热力学中,存在最低能量耗散原理,根据该原理可以导出热传导,扩散及粘性流动等不可逆输运过程的方程式.当采用热质模型对传热现象进行描述时,发现热质的运动也满足最小作用量原理:最低热质能耗散原理,根据该原理可以推导得出热质运动的动量守恒方程.
关键词:
热子气
,
最低热质能耗散原理
,
热质运动方程
程新广
,
李志信
,
过增元
工程热物理学报
采用力学中建立最小势能原理和最小余能原理的加权余量法,分别得到了热传导中势能型与余能型的变分原理.通过对势能型变分原理的分析发现,对于可逆的导热过程,"力"(热流)在"位移"(温度)上做的"功"完全转换为物体的"势能",即热量传递势容.而在不可逆的稳态导热过程中,这个势能完全被耗散掉了,成为传递势容耗散.对于非稳态导热过程,则类似于粘弹性物体,热流在温度位移上做的"功"一部分转换为物体的传递势容,而另外一部分成为传递势容的耗散.
关键词:
变分原理
,
热量传递势容
,
热量传递势容耗散
程新广
,
孟继安
,
过增元
工程热物理学报
为了比较分析强化传热中存在的熵产最小化和传递势容耗散最小化两种不同的方法,针对体点问题,根据这两种方法对导热系数分布进行了优化.数值计算和理论分析的结果表明,根据最小传递势容耗散原理得到的结果优于最小熵产原理得到的结果.其原因在于传递势容耗散最小的优化目标是提高热量传递效率,而熵产最小的优化目标实际上是减少可用能损失.
关键词:
最小熵产
,
最小传递势容耗散
,
强化传热
,
导热系数
