在已有熱機構(gòu)形優(yōu)化特性以及類熱機裝置的構(gòu)形優(yōu)化特性分析基礎(chǔ)上,將類熱機模型推廣到一般的傳輸過程模型,通過變分法導(dǎo)出了一般傳輸過程的構(gòu)形優(yōu)化準則,證明了對于線性傳輸模型,在有限尺寸約束條件下,傳輸過程(或裝置) 熵產(chǎn)最小時,傳遞系數(shù)在區(qū)域內(nèi)等分是其基本特征。同時介紹了傳輸過程的構(gòu)形優(yōu)化在類熱機裝置分析和廣義熱力學(xué)優(yōu)化理論研究中的應(yīng)用,初步驗證了本文提出的構(gòu)形優(yōu)化特征,并簡要闡述其應(yīng)用發(fā)展方向。
關(guān)鍵詞:熱力學(xué);類熱機;傳輸過程;優(yōu)化

在實際工程裝置中,經(jīng)濟性是主要目標之一,即要考慮合理布置材料,如體積小、重量輕是第二代能源系統(tǒng)(分布發(fā)電裝置) 新的設(shè)計概念,航天、艦船及空間站的動力裝置也要求質(zhì)量輕、尺寸小,以增加有效空間,另外,對于實際裝置系統(tǒng),為使達到最大輸出功率,可以增加熱機換熱器尺寸面積,但是實際材料總是有限的,不可能無限制地增加尺寸面積,而合理優(yōu)化熱機的結(jié)構(gòu)尺寸可以達到目的。研究表明,在有限尺寸約束下,熱機存在最佳結(jié)構(gòu)布置特性。動力系統(tǒng)中存在結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題和相應(yīng)優(yōu)化特性,在一些傳輸過程中也存在與熱機結(jié)構(gòu)優(yōu)化類似情形。如流體流動做功裝置、生命過程(含肌肉收縮、肺部呼吸和心臟血液循環(huán)過程) 、電路系統(tǒng)等。