弱耦合低温差斯特林发动机实现最大功率与热效率的同步化方法
适应与自组织系统
2023-11-15 v4
摘要
低温差（LTD）斯特林发动机是一种可在低温热源间微小温差下自主运行的热机，因而有望为可持续社会作出贡献。已有仅含两个变量的最小动力学系统模型被用于解释温差引起自主转动的原理，并给出了发动机的最大效率公式[Y. Izumida, Europhys. Lett. 121, 50004 (2018); Phys. Rev. E 102, 012142 (2020)]。本文旨在阐明一对弱耦合LTD斯特林发动机的耦合效应对其动力学、功率与热效率的影响，并在准线性响应 regime下给出耦合系统最大热效率的公式。我们表明，有效频率差与耦合强度间的依赖关系呈现滞回特征，这源于耦合强度增减过程中不同种类的分岔。进而，通过推广弱耦合下发动机的热力学通量、力及其准线性关系，我们表明耦合可改善对抗负载转矩的功率与热效率。我们进一步表明，当发动机同步时其最大值得以实现。由于热效率依赖于频率差，热效率对耦合强度的依赖也呈现滞回特征。最后，给出了实现耦合系统最大热效率的负载转矩公式。
引用
@article{arxiv.2302.11308,
title = {Synchronization approach to achieving maximum power and thermal efficiency for weakly-coupled low-temperature-differential Stirling engines},
author = {Songhao Yin and Hiroshi Kori and Yuki Izumida},
journal= {arXiv preprint arXiv:2302.11308},
year = {2023}
}