低温差运动型斯特林热发动机的准线性不可逆热力学
统计力学
2020-07-29 v3
摘要
低温差 (LTD) 斯特林热发动机能够在存在于我们日常生活中的低温热源之间以微小的温差运行，因此被认为是重要的可持续能源技术。作者最近提出了一个 LTD 运动型斯特林热发动机的非线性动力学模型，以研究该发动机的转动机制 [Y. Izumida, EPL \textbf{121}, 50004 (2018)]。本文介绍了我们对该发动机模型进行的非平衡热力学分析研究，其中引入了发动机对其做功的负载力矩。我们证明了发动机的转动状态处于准线性响应区，即热力学流对热力学力表现出线性依赖关系。值得注意的是，我们发现准线性关系的响应系数是对称的，这类似于线性不可逆热力学中的 Onsager 对称性。基于这些关系，我们表述了发动机的最大效率。我们还阐明，准线性响应系数的对称性反映了在平衡态附近发动机弛豫动力学中确定的 Onsager 动力学系数的（反）互易性。我们期望本研究能为发展被描述为非线性动力学系统的自主热发动机的非平衡热力学铺平道路。
引用
@article{arxiv.2005.02253,
title = {Quasi-linear irreversible thermodynamics of a low-temperature-differential kinematic Stirling heat engine},
author = {Yuki Izumida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.02253},
year = {2020}
}
备注
17 pages, 8 figures, accepted by Phys. Rev. E