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外文翻译--有限时间热力学:优化活塞行动改进的发动机性能 中文版.doc

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外文翻译--有限时间热力学:优化活塞行动改进的发动机性能 中文版.doc

1有限时间热力学:优化活塞行动改进的发动机性能R.斯蒂芬莓果著汤国海译摘要利用有限时间热力学方法发现奥托循环的优先时间路径及摩擦和热渗漏。最优性由工作的最大化周期定义;系统被控制在一个特定的频率内,因此系统便能获得最大动力。结果是每一个常规近正弦的发动机提高了大约10%的效率(第二定律效率)。关键词热力学;活塞;发动机;行程;有限时间1.引言有限时间热力学是引伸常规热力学相关原则上横跨主题的整个间距,从最抽象的水平到广泛的应用。方法是根据广义热力学潜力的创立(1)为包含时间或对在限制之中的条件估计在系统之内(2)和在产生对应于那些广义潜力的极值的最佳路径的计算。迄今为止,有限时间热力学的工作集中于较为理想化的模型(2-7)和存在性定理(2),且全部集中在抽象方面。这项工作是希望作为一个步骤连接在实用的有限时间热力学方面涌现了的抽象热力学概念,工程学方面的课题,一台实用机器的设计的原则。在这个报告中,我们用接近理想的奥多周期来研究内燃机模型,但由于频率限制使得在实际的发动机中是以二主要损失的形式存在。我们通过“控制”时间改善活塞运动来优化发动机的性能。结果,没有进行一项详细的工程学研究,我们能够通过受活塞的时间路径的影响和优化活塞行动获得效率的改善的估计来了解是怎么损失的。2.模型我们的模型是基于标准的四冲程奥托循环。这包括进气冲程、压缩冲程、作功冲程和排气冲程。我们在这里简要地描述这个模型和发现优化活塞行动的使用方法及基本特点。在别处将给一个详细的介绍。我们假设,压缩比、空燃比、燃油消耗率和时间全部是固定的。这些制约因素有两个目的。首先,他们利用减少优化问题来找到活塞运动。并且,他们保证在这分析没考虑的性能准则与那些是为一个实用的发动机做比较的。放松这些限制中的任2一个可能进一步改善性能。我们采取的损失是热渗漏和摩擦。这两个是依靠效率来影响系统的时间反应。热泄漏假设是圆筒的瞬间表面和与在工作流体和墙壁之间的温差比例(即,牛顿热耗)。由于这个温度区别最大是在作功冲程,热渗漏是只包含在这个冲程中。摩擦力与活塞速度成正比,对应于润滑良好的金属表面;因此,摩擦损失也直接与速度正方形有关。这些损失在所有冲程中是不同样的。高压在作功冲程使它的摩擦系数高于在其他冲程。进气冲程得益于。我们优选的作用是确定每循环的最大功率。由于燃料消费和周期是固定的,这也与最大化效率和平均功率是等效

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