热力学可压缩流体流动的 port-Hamiltonian 公式化与保结构数值逼近

可再生能源的高波动性要求更高的能源效率。因此，尽管不同的物理系统在不同的时间尺度上运行，也需要将它们高效地耦合。在这里，port-Hamiltonian (pH) 建模框架发挥了作用，因为它具有几个优点，例如，物理属性被编码在系统结构中，并且在不同时间尺度上运行的系统可以轻松耦合。此外，通过能量保持条件耦合的 pH 系统仍然是 pH 的。另外，在能源转型中，氢成为一个重要的角色，并且与天然气不同，其温度依赖性非常重要。因此，我们引入了可压缩非等温 Euler 方程的无穷维 pH 公式化，以对具有温度依赖性的流动进行建模。我们建立了底层的 Stokes-Dirac 结构并推导了边界端口变量。我们在 pH 公式化中引入了耦合条件，使得整个网络系统本身也是 pH 的。这是通过在耦合节点处使用能量保持的耦合条件（即质量守恒和总焓相等）来实现的。此外，为了封闭系统，需要第三个耦合条件。这里使用了耦合节点处出流熵的相等性，并以保结构的方式将其包含在我们的系统中。随后，我们将保结构逼近方法从等温情况调整到非等温情况。学术数值算例将支持我们的分析结果。