弱耦合低温差斯特林发动机实现最大功率和热效率的同步方法
摘要：低温差（LTD）斯特林发动机是可以自主运行的热机，其在低温热库之间存在微小温差，因此有望对可持续社会做出贡献。我们提出了一个最小的动力系统模型，仅有两个变量，来解释温差引起的自主旋转运动的原理，并对发动机的最大效率进行了公式化。本文旨在阐明弱耦合LTD斯特林发动机对动力学、功率和热效率的耦合效应，并在准线性响应范围内对耦合系统的最大热效率进行公式化。我们发现有效频率差和耦合强度之间的依赖关系具有滞后特性，并且这种滞后来源于在增加和减小耦合强度的过程中出现的不同类型的分叉点。然后，通过推广弱耦合发动机的热力学通量和力以及它们的准线性关系，我们证明了耦合可以改善对负载力矩的功率施加以及热效率。我们进一步证明了它们的最大值是在发动机同步时达到的。由于热效率取决于频率差异，热效率对耦合强度的依赖也具有滞后特性。最后，我们公式化了实现最大热效率的耦合系统负载力矩。
作者：Songhao Yin, Hiroshi Kori, and Yuki Izumida
论文ID：2302.11308
分类：Adaptation and Self-Organizing Systems
分类简称：nlin.AO
提交时间：2023-09-01