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內容簡介

基於廣義熱力學優化理論，《不可逆循環的廣義熱力學動態優化》對工程界和人類社會中廣泛存在的不可逆功、熱能、電能、化學能和資本等廣義能量轉換循環與係統開展瞭動態優化研究，獲得瞭不同優化目標下的優構型。《不可逆循環的廣義熱力學動態優化》匯集著者多年研究成果，第1章介紹有限時間熱力學、熵産生小化、廣義熱力學優化、理論等各種熱學優化理論的産生，並迴顧與《不可逆循環的廣義熱力學動態優化》相關的動態優化問題的研究現狀。第2~8章分彆對恒溫熱源內可逆熱機循環、變溫熱源熱機循環、具有非均勻工質的熱機性能界限、多級熱力循環係統、化學機循環、多級等溫化學循環係統、多級非等溫不可逆化學機係統的動態優化(優構型)問題進行研究，提齣廣義熱力學動態優化理論，給齣解決各種不可逆廣義能量轉換循環與係統動態優化問題的統一方法以及普適研究結果。《不可逆循環的廣義熱力學動態優化》在研究方法上以交叉、移植和類比為主， 較大特點在於深化物理學理論研究的同時，注重多學科交叉融閤研究並緊貼工程實際，在研究過程中追求物理模型的統一性、優化方法的通用性和優化結果的普適性，終實現基於廣義熱力學優化理論的不可逆循環動態優化研究成果集成。

目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 理論熱力循環動態優化現狀 2
1.2.1 恒溫熱源理論熱機循環優構型 2
1.2.2 變溫熱源理論熱機循環優構型 3
1.2.3 串接、聯閤和多熱源理論熱機循環優構型 4
1.2.4 具有非均勻工質的理論熱機性能界限 5
1.2.5 基於HJB理論的多級熱力循環係統動態優化 5
1.3 理論化學循環動態優化現狀 7
1.3.1 等溫化學循環優構型 7
1.3.2 非等溫化學機循環優構型 8
1.3.3 基於HJB理論的多級等溫化學機循環係統動態優化 9
1.3.4 基於HJB理論的多級非等溫化學機循環係統動態優化 9
1.4 本書的主要工作及章節安排 10
第2章 恒溫熱源內可逆熱機循環動態優化 12
2.1 引言 12
2.2 廣義輻射傳熱規律下壓比約束下內可逆熱機最大輸齣功率 12
2.2.1 物理模型 12
2.2.2 優化方法 15
2.2.3 特例分析 23
2.3 廣義輻射傳熱規律下給定壓比的內可逆熱機最大輸齣功率? 47
2.3.1 物理模型 47
2.3.2 優化方法 48
2.3.3 特例分析 57
2.4 廣義輻射傳熱規律下給定輸入能的內可逆熱機最大效率 89
2.4.1 物理模型 89
2.4.2 優化方法 89
2.4.3 特例分析 99
2.5 本章小結 124
第3章 變溫熱源熱機循環動態優化 126
3.1 引言 126
3.2 兩有限熱容熱源內可逆熱機最大輸齣功 126
3.2.1 物理模型 126
3.2.2 優化方法 128
3.2.3 特例分析與討論 130
3.3 存在熱漏的有限高溫熱源不可逆熱機最大輸齣功 134
3.3.1 物理模型 134
3.3.2 優化方法 134
3.3.3 特例分析與討論 136
3.4 本章小結 138
第4章 具有非均勻工質的熱機性能界限 139
4.1 引言 139
4.2 綫性唯象傳熱規律下非均勻工質非迴熱不可逆熱機 最大輸齣功率 139
4.2.1 物理模型 139
4.2.2 優化方法 142
4.2.3 數值算例與討論 146
4.3 綫性唯象傳熱規律下非均勻工質非迴熱 不可逆熱機最大效率 149
4.3.1 物理模型 149
4.3.2 優化方法 150
4.3.3 數值算例與討論 153
4.4 具有非均勻工質的一類理論熱機最大功率和效率 155
4.4.1 物理模型 155
4.4.2 優化方法 158
4.4.3 不同反應速率方程和熱阻模型下優化結果的比較 163
4.5 本章小結 164
第5章 基於HJB理論的多級熱力循環係統動態優化 166
5.1 引言 166
5.2 普適傳熱規律下多級不可逆熱機係統最大輸齣功率 166
5.2.1 係統建模與特性描述 166
5.2.2 優化方法 170
5.2.3 特例分析 171
5.2.4 數值算例與討論 179
5.3 普適傳熱規律下多級不可逆熱泵係統耗功率最小優化 197
5.3.1 係統建模與特性描述 197
5.3.2 優化方法 200
5.3.3 特例分析 201
5.3.4 數值算例與討論 207
5.4 本章小結 211
第6章 化學機循環動態優化 213
6.1 引言 213
6.2 有限高勢庫等溫內可逆化學機最大輸齣功 214
6.2.1 物理模型 214
6.2.2 優化方法 216
6.2.3 特例分析與討論 218
6.3 存在質漏的有限高勢庫等溫不可逆化學機最大輸齣功 224
6.3.1 物理模型 224
6.3.2 優化方法 225
6.3.3 特例分析與討論 227
6.4 多庫等溫內可逆化學機最大輸齣功率 230
6.4.1 物理模型 230
6.4.2 優化方法 231
6.4.3 數值算例與討論 234
6.5 基於LIT的有限高勢庫非等溫內可逆化學機最大輸齣功 237
6.5.1 物理模型 237
6.5.2 優化方法 239
6.5.3 特例分析與討論 241
6.6 本章小結 246
第7章 基於HJB理論的多級等溫化學循環係統動態優化 248
7.1 引言 248
7.2 綫性傳質規律下多級等溫不可逆化學機係統最大輸齣功率優化 249
7.2.1 係統建模與特性描述 249
7.2.2 優化方法 255
7.2.3 數值算例與討論 260
7.3 擴散傳質規律下多級等溫不可逆化學機係統最大功率輸齣優化 271
7.3.1 係統建模與特性描述 271
7.3.2 優化方法 273
7.3.3 數值算例與討論 275
7.4 綫性傳質規律下多級等溫內可逆化學泵係統耗功率最小優化 278
7.4.1 係統建模與特性描述 278
7.4.2 優化方法 281
7.4.3 數值算例與討論 282
7.5 本章小結 287
第8章 基於HJB理論的多級非等溫不可逆化學機係統動態優化 288
8.1 引言 288
8.2 基於Lewis相似的單級非等溫不可逆化學機最大輸齣功率 288
8.2.1 物理模型 288
8.2.2 優化方法 291
8.2.3 特例分析 294
8.2.4 數值算例與討論 296
8.3 基於Lewis相似的多級非等溫不可逆化學機係統最大輸齣功率 299
8.3.1 係統建模與特性描述 299
8.3.2 優化方法 301
8.3.3 特例分析 303
8.4 基於LIT的單級非等溫不可逆化學機最大輸齣功率 305
8.4.1 物理模型 305
8.4.2 優化方法 306
8.4.3 特例分析 310
8.4.4 數值算例與討論 311
8.5 基於LIT的多級非等溫不可逆化學機係統最大輸齣功率 314
8.5.1 係統建模與特性描述 314
8.5.2 優化方法 317
8.5.3 特例分析 317
8.6 本章小結 319
第9章 全書總結 321
參考文獻 327
附錄A 優化理論概述 346
A.1 引言 346
A.2 靜態優化 347
A.2.1 約束函數極值優化 347
A.2.2 僅含等式約束函數極值優化 348
A.2.3 含不等式約束函數極值優化 349
A.3 動態優化 350
A.3.1 古典變分法 351
A.3.2 極小值原理 356
A.3.3 動態規劃 359
A.3.4 平均優控製理論 365
A.4 附錄A小結 367
附錄B 主要符號說明 368
Contents
Preface
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Introduction 1
1.2 The dynamic-optimization status of theoretical thermodynamic cycles 2
1.2.1 Optimal configurations of theoretical heat engine cycles with constant-temperature heat reservoirs 2
1.2.2 Optimal configurations of theoretical heat engine cycles with variable-temperature heat reservoirs 3
1.2.3 Optimal configurations of sequential， combined and multi- reservoir theoretical heat engine cycles 4
1.2.4 Performance limits for theoretical heat engines with a non-uniform working fluid 5
1.2.5 Dynamic-optimization of multistage thermodynamic cycle systems based on Hamilton-Jacobi-Bellman theory 5
1.3 The dynamic-optimization status of theoretical chemical cycles 7
1.3.1 Optimal configurations of isothermal chemical cycles 7
1.3.2 Optimal configurations of non-isothermal chemical cycles 8
1.3.3 Dynamic-optimization of multistage isothermal chemical cycle systems based on Hamilton-Jacobi-Bellman theory 9
1.3.4 Dynamic-optimization of multistage non-isothermal chemical cycle systems based on Hamilton-Jacobi-Bellman theory 9
1.4 The major work and chapters’ arrangement of this book 10
Chapter 2 Dynamic-Optimization of Endoreversible Heat Engines with Constant- Temperature Heat Reservoirs 12
2.1 Introduction 12
2.2 Maximum power output of endoreversible heat engines with generalized radiative heat transfer law and without constraint of compression ratio 12
2.2.1 Physical model 12
2.2.2 Optimization method 15
2.2.3 Analyses for special cases 23
2.3 Maximum power output of endoreversible heat engines with generalized radiative heat transfer law and fixed compression ratio 47
2.3.1 Physical model 47
2.3.2 Optimization method 48
2.3.3 Analyses for special cases 57
2.4 Maximum efficiency of endoreversible heat engines with generalized radiative heat tr
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