量子热力学循环的性能特性与优化理论的研究

量子热力学循环是热力学理论研究的新热点，是高技术创新和新能源利用的源泉和先导，已成为物理学的前沿研究课题。本项研究以量子力学、统计力学、热力学等理论为基础，分析两类量子气体、自旋体系、谐振子体系、电子体系和离子体系等非常规新工质的热力学特性，研究这些非常规工质对量子热力学循环性能的影响，揭示循环的性能特性；分析计算量子热力学循环内外部的各主要不可逆损失，如工质的摩擦和涡流、非理想回热、非均匀场、非等熵绝热、系统与热源间的有限热传递和热源间的热漏等引起的不可逆损失，等等，应用变分原理，最优控制理论及计算机模拟等，探索循环受多种不可逆性综合影响时的最优路经，确定循环的性能界限，比较非常规工质的不可逆量子热力学循环性能与常规工质的不可逆热力学循环性能间的固有差别，建立不可逆量子热力学循环优化性能的新理论，为各类新颖的量子热力学循环系统的优化设计和性能改善提供理论指导。