不可逆过程的广义热力学动态优化

第1章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 有限时间热力学的产生、内涵和研究内容 2

1.2.1 有限时间热力学的产生与发展 2

1.2.2 有限时间热力学的物理内涵 6

1.2.3 有限时间热力学的研究内容 7

1.3 熵产生最小化理论的产生和物理内涵 9

1.3.1 熵产生最小化理论的产生与发展 9

1.3.2 熵产生最小化理论的物理内涵 12

1.4 ？理论的产生、内涵和研究内容 15

1.4.1 ？理论的产生与发展 15

1.4.2 ？理论的物理内涵 17

1.4.3 ？理论的研究内容 18

1.5 广义热力学优化理论的产生和研究内容 19

1.5.1 广义热力学优化理论的产生与发展 19

1.5.2 广义热力学优化理论的研究内容 20

1.6 传热过程动态优化现状 24

1.6.1 牛顿传热规律下相关研究 24

1.6.2 传热规律的影响 26

1.7 传质过程动态优化现状 27

1.8 电容器充电和电池做功电路动态优化现状 28

1.8.1 电容器充电过程相关研究 28

1.8.2 原电池放电过程相关研究 29

1.9 贸易过程动态优化现状 29

1.10 本书的主要工作及章节安排 30

第2章 传热过程动态优化 32

2.1 引言 32

2.2 普适传热规律下传热过程熵产生最小化 32

2.2.1 物理模型 32

2.2.2 优化方法 34

2.2.3 其他传热策略 34

2.2.4 特例分析 35

2.2.5 数值算例与讨论 37

2.3 热漏对传热过程熵产生最小化的影响 40

2.3.1 物理模型 40

2.3.2 优化方法 42

2.3.3 其他传热策略 43

2.3.4 特例分析 44

2.3.5 数值算例与讨论 50

2.4 普适传热规律下传热过程？耗散最小化 59

2.4.1 物理模型 59

2.4.2 优化方法 60

2.4.3 特例分析 61

2.4.4 数值算例与讨论 63

2.5 传热过程？耗散最小逆优化 70

2.5.1 物理模型 70

2.5.2 优化方法 71

2.5.3 特例分析与讨论 72

2.6 热漏对传热过程？耗散最小化的影响 75

2.6.1 物理模型 75

2.6.2 优化方法 76

2.6.3 特例分析 77

2.6.4 数值算例与讨论 80

2.7 液-固相变传热过程？耗散最小化 91

2.7.1 物理模型 91

2.7.2 优化方法 93

2.7.3 其他传热策略 95

2.7.4 数值算例与讨论 98

2.8 本章小结 100

第3章 传质过程动态优化 102

3.1 引言 102

3.2 普适传质规律下等温节流过程积耗散最小化 103

3.2.1 物理模型 103

3.2.2 优化方法 104

3.2.3 其他传质策略 105

3.2.4 特例分析 106

3.2.5 数值算例与讨论 109

3.3 普适传质规律下单向等温传质过程积耗散最小化 114

3.3.1 物理模型 114

3.3.2 优化方法 117

3.3.3 其他传质策略 117

3.3.4 特例分析 119

3.3.5 数值算例与讨论 122

3.4 存在质漏的单向等温传质过程熵产生最小化 127

3.4.1 物理模型 127

3.4.2 优化方法 128

3.4.3 特例分析 129

3.4.4 数值算例与讨论 131

3.5 质漏对单向等温传质过程积耗散最小化的影响 134

3.5.1 物理模型 134

3.5.2 优化方法 135

3.5.3 特例分析 135

3.5.4 数值算例与讨论 137

3.6 扩散传质规律下等摩尔双向等温传质过程积耗散最小化 141

3.6.1 物理模型 141

3.6.2 优化方法 142

3.6.3 其他传质策略 144

3.6.4 数值算例与讨论 145

3.7 普适传质规律下等温结晶过程熵产生最小化 147

3.7.1 物理模型 147

3.7.2 优化方法 148

3.7.3 其他传质策略 149

3.7.4 特例分析 149

3.7.5 数值算例与讨论 152

3.8 普适传质规律下等温结晶过程积耗散最小化 154

3.8.1 物理模型 154

3.8.2 优化方法 155

3.8.3 特例分析 155

3.8.4 数值算例与讨论 156

3.9 本章小结 159

第4章 电容器充电和电池做功电路动态优化 160

4.1 引言 160

4.2 非线性RC电路最优充电过程 162

4.2.1 物理模型 162

4.2.2 优化方法 163

4.2.3 特例分析与讨论 166

4.3 存在旁通电阻器的RC电路非线性电容器最优充电过程 173

4.3.1 物理模型 173

4.3.2 优化方法 173

4.3.3 特例分析与讨论 174

4.4 存在旁通电阻器的LRC电路非线性电容器最优充电过程 179

4.4.1 物理模型 179

4.4.2 优化方法 180

4.4.3 特例分析与讨论 181

4.5 具有内耗散的非线性电容电池最大输出功 186

4.5.1 物理模型 186

4.5.2 优化方法 187

4.5.3 特例分析与讨论 188

4.6 复杂反应燃料电池最优电流路径 197

4.6.1 物理模型 197

4.6.2 优化方法 202

4.6.3 数值算例与讨论 207

4.7 本章小结 212

第5章 贸易过程动态优化 214

5.1 引言 214

5.2 一类简单贸易过程资本耗散最小化 214

5.2.1 物理模型 214

5.2.2 优化方法 219

5.2.3 其他交易策略 220

5.2.4 特例分析 221

5.2.5 数值算例与讨论 224

5.3 商品流漏对贸易过程资本耗散最小化的影响 229

5.3.1 物理模型 229

5.3.2 优化方法 230

5.3.3 特例分析与讨论 232

5.4 本章小结 234

第6章 广义流传递过程动态优化 235

6.1 引言 235

6.2 广义流传递过程的广义耗散最小化 236

6.2.1 物理模型 236

6.2.2 优化结果 237

6.2.3 应用 239

6.3 广义流漏对广义流传递过程广义耗散最小化的影响 245

6.3.1 物理模型 245

6.3.2 优化结果 246

6.3.3 应用 246

6.4 本章小结 249

第7章 电容器充电电路实验研究 250

7.1 实验装置与实验方法 250

7.2 实验结果分析 252

7.3 本章小结 255

第8章 全书总结 256

参考文献 260

附录A 最优化理论概述 297

A.1 引言 297

A.2 静态优化 298

A.2.1 无约束函数极值优化 298

A.2.2 仅含等式约束函数极值优化 299

A.2.3 含不等式约束函数极值优化 300

A.3 动态优化 301

A.3.1 古典变分法 302

A.3.2 极小值原理 307

A.3.3 动态规划 310

A.3.4 平均最优控制理论 316

A.4 本附录小结 318

附录B 第6章 相关公式推导 319

B.1 6.2节中定理的证明 319

B.1.1 欧拉-拉格朗日方程方法 319

B.1.2 平均最优控制理论方法 321

B.2 6.3节中定理的证明 321

B.2.1 欧拉-拉格朗日方程方法 321

B.2.2 平均最优控制理论方法 323

附录C 主要符号说明 324