Page 87 - 电力与能源2023年第六期
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吴  迪,等:具有非理想气体工质的往复式 Brayton 循环多目标优化                               633
                                                                               -       -     --
                                                                    (1)循环的 P-γ,η-γ,E-γ 和 P d-γ 曲线大多呈

                                                                 类抛物线型;且存在最佳 γ 使得曲线存在最大值
                                                                  -       -      -
                                                                (P max ,η max,E max 和 P d max );随着不可逆性损失项系
                                                                          -        -      -
                                                                 数的增大, P max , η max,E max 和 P d max 均减小;随着 d
                                                                        -       -      -
                                                                 的增大,P max ,η max,E max 和 P d max 随之增大。
                                                                             -   - -
                                                                    (2)进 行 P-η-E-P d 优 化 时 ,γ opt 主 要 分 布 在

                                                                                            -    -       -
                                                                 2.5~4.5,当 γ opt 增大时,η 增大,P 和 P d 减小,E 先
                                                                 增大后减小。
                                                                    (3)四目标优化得到的 D 相比于单目标优化

                          - -
                     图 22 P-E 的平均距离和平均传播与代数的关系                   得到的 D 要小,结果更优;多目标优化相比于单目
                                                                 标优化结果更优,更接近于理想方案。
                                                                    (4)有限时间热力学和多目标优化是热力学

                                                                 性 能 优 化 研 究 的 有 效 工 具 ,研 究 结 果 可 为 实 际
                                                                 Brayton 循 环 内 燃 机 的 性 能 优 化 设 计 提 供 重 要
                                                                 指导。

                                                                 参考文献:
                                                                [1]  ANDRESEN B. Finite-time thermodynamics[M] Copen⁃
                                                                                                       .

                                                                     hagen:University of Copenhagen,1983.
                                                                [2]  BEJAN A. Entropy generation minimization[M] Boca Ra⁃
                                                                                                     .
                                                                     ton FL:CRC Press,1996.
                         - - -                                  [3]  陈 茂,戈延林,陈林根,等 . 具有非理想气体工质的内可
                    图 23 P-E-P d 的平均距离和平均传播与代数的关系
                                                                                      .
                                                                     逆 Dual 循环最优性能[J] 大学物理,2023,42(8):32-36.



                                                                [4]  CHEN  L  G,ZHANG  W  L,SUN  F  R.  Power  and  effi⁃


                                                                     ciency  optimization  for  combined  Brayton  and  two  parallel
                                                                     inverse  Brayton  cycles,Part  1:Description  and  modeling
                                                                    [J]  Proceedings  of  Institution  of  Mechnnical  Engineers,
                                                                       .
                                                                     Part  C:Journal  of  Mechanical  Engineering  Science,2008,

                                                                     222(C3):393-403.
                                                                [5]  CHEN L G,YANG B,FENG H J,et al. Performance op⁃



                                                                     timization  of  an  open  simple-cycle  gas  turbine  combined
                                                                     cooling,heating and power plant driven by basic oxygen fur⁃
                                                                     nace gas in China ’s steelmaking plants. Energy[J] 2020,
                                                                                                       .
                                                                     203:117791.
                                                                [6]  Bejan  A.  Theory  of  heat  transfer-irreversible  power  plants
                        -  - -
                   图 24 P-η-E-P d 的平均距离和平均传播与代数的关系                  [J].  Interrational  Journal  of  Heat  Mass  Transfer,1988,31
                                                                    (6):1211-1219.
                                                                [7]  王  倓 ,戈延林 ,陈林根 ,等 . 空 间 动 力 装 置 用 内 可 逆



                3 结语
                                                                     Brayton 循 环 功 率 优 化[J]  热 力 透 平 ,2022,51(1):8-

                                                                                        .
                                                                     13,64.
                    本文在前人建立的不可逆往复式 Brayton 循
                                                                [8]  QIN  X  Y,CHEN  L  G,SUN  F  R,et  al.  The  universal



                环模型     [13]  基础上,引入非理想气体比热模型,以 γ                    power  and  efficiency  characteristics  for  irreversible  recipro⁃
                              -    -   -
                为优化变量,以 P,η,E 和 P d 为优化目标,进行性                        cating heat engine cycles[J] Europeam Journal of Physics,
                                                                                        .
                                                                     2003,24(4):359-366.

                能分析和多目标优化,并比较优化的结果。结果
                                                                [9]  王瑞博 ,陈林根 ,戈延林 ,等 . 包 含 多 变 过 程 的 内 可 逆



                如下。                                                  Brayton 循 环 热 力 学 分 析[J]  热 力 透 平 ,2020,49(3):
                                                                                          .
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