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超越恒定温度储备:恒定热生成率的斯蒂林循环

统计力学 2025-06-26 v1

摘要

传统的热机模型通常假设两个固定温度的热储备。相比之下,放射性热功系统引入了一种根本不同的范例,其中热源以恒定的生成率供热,而非维持恒定温度。我们发展了一个理论框架,用于在恒定热生成率热源和恒定温度冷储备之间运行的有限时间热机。我们建立了一个平均输出功率与效率之间的普遍比例,独立于具体的循环配置或工作物质。作为代表性案例,我们分析了一个在准等温过程保持工作物质恒定温度的有限时间斯蒂林循环。在热源的温度动力学中,一种内在的振荡行为浮现,这反映了热量积累与释放之间的相互作用。我们进一步量化了由于放射性衰变导致的引擎性能长期下降,并展示其对系统运行寿命的影响。本工作建立了热机的新型理论原型,为放射性热功系统的分析和设计提供指导。

关键词

引用

@article{arxiv.2506.20410,
  title  = {Beyond Constant-Temperature Reservoirs: A Stirling Cycle with Constant Heat-Generation Rate},
  author = {Xinshu Xia and Hongbo Huang and Hui Dong},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20410},
  year   = {2025}
}

备注

6 pages, 4 figures