機(jī)電產(chǎn)品行為過程特性與規(guī)律及相關(guān)設(shè)計方法研究

近年來，基于功能和行為開展設(shè)計方法研究受到了廣泛的關(guān)注。但目前的研究還存在很多不足，如沒有考慮到產(chǎn)品行為中既包括物理狀態(tài)特性又包括相互作用特性的情況；沒有對產(chǎn)品構(gòu)成材料所產(chǎn)生的行為加以考慮；沒有考慮行為過程中除因果關(guān)系外的其他內(nèi)在規(guī)律等。本項(xiàng)目將針對這些不足，通過采用行為的綜合特性而非單個特性；通過將產(chǎn)品結(jié)構(gòu)行為和材料行為綜合考慮而非單純考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)行為；通過利用行為過程的因果、時序等多條規(guī)律、而非只是因果規(guī)律等一系列新的方法，進(jìn)行機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計方法研究，以解決現(xiàn)有方法所面臨的難以全面表達(dá)產(chǎn)品的行為信息、難以有效獲得設(shè)計方案等問題。項(xiàng)目將研究機(jī)電產(chǎn)品（包括其構(gòu)成材料）表現(xiàn)在物理狀態(tài)和相互作用等方面的綜合行為特性；研究由這些行為所構(gòu)成的行為過程中，除因果關(guān)系外的其他內(nèi)在規(guī)律（如時序規(guī)律）；研究包括這些特性與規(guī)律的行為過程的表達(dá)方法，以及在設(shè)計中的作用，據(jù)此提出相應(yīng)的設(shè)計模型并加以軟件實(shí)現(xiàn)。

溫度是熱力狀態(tài)學(xué)函數(shù)，狀態(tài)函數(shù)的變化值只取決于系統(tǒng)的始態(tài)和終態(tài)，與中間變化過程無關(guān)。

等溫過程波義耳定律

玻義耳定律（Boyle's law，有時又稱 Mariotte's Law或波馬定律，由玻意耳和馬里奧特在互不知情的情況下，間隔不久，先后發(fā)現(xiàn)）：在定量定溫下，理想氣體的體積與氣體的壓強(qiáng)成反比。即

是由英國化學(xué)家波義耳（Boyle），在1662年根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓強(qiáng)和體積成反比關(guān)系。”稱之為玻意耳定律。這是人類歷史上第一個被發(fā)現(xiàn)的“定律”。

等溫過程卡諾循環(huán)

卡諾循環(huán)包括四個步驟：

等溫吸熱，在這個過程中系統(tǒng)從高溫?zé)嵩粗形諢崃浚?

絕熱膨脹，在這個過程中系統(tǒng)對環(huán)境作功，溫度降低；

等溫放熱，在這個過程中系統(tǒng)向環(huán)境中放出熱量，體積壓縮；

絕熱壓縮，系統(tǒng)恢復(fù)原來狀態(tài)，在等溫壓縮和絕熱壓縮過程中系統(tǒng)對環(huán)境作負(fù)功。

卡諾循環(huán)可以想象為是工作于兩個恒溫?zé)嵩粗g的準(zhǔn)靜態(tài)過程，其高溫?zé)嵩吹臏囟葹門1，低溫?zé)嵩吹臏囟葹門2。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對熱機(jī)的最大可能效率問題作理論研究時提出的?？ㄖZ假設(shè)工作物質(zhì)只與兩個恒溫?zé)嵩唇粨Q熱量，沒有散熱、漏氣、摩擦等損耗。為使過程是準(zhǔn)靜態(tài)過程，工作物質(zhì)從高溫?zé)嵩次鼰釕?yīng)是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫?zé)嵩捶艧釕?yīng)是等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機(jī)叫做卡諾熱機(jī)。

等溫過程熱力學(xué)勢

在熱力學(xué)函數(shù)中，U(內(nèi)能)、H(焓)、G(吉布斯函數(shù))、F(自由能)具有能量的量綱，單位都為焦耳，這四個量通常稱為熱力學(xué)勢。

內(nèi)能U 有時也用E表示；亥姆霍茲自由能A = U ? TS 也常用F表示；焓 H = U PV；吉布斯自由能 G = U PV ? TS（其中，T =溫度， S =熵， P =壓強(qiáng)， V =體積）

分別選取T，S，P，V中的兩個為自變量，它們的微分表達(dá)式為：

dU = TdS - PdV；dF =-SdT - PdV；dH = TdS VdP；dG = -SdT VdP

通過對以上微分表達(dá)式求偏導(dǎo)（偏導(dǎo)數(shù)），可以得到T，S，P，V四個變量的偏導(dǎo)數(shù)間的“麥?zhǔn)详P(guān)系”。

儲能技術(shù)是未來能源領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展的重要組成和發(fā)展戰(zhàn)略，是實(shí)現(xiàn)能源可再生化和高效利用的一種有效途徑。能量通過短期或長期蓄存，提高其綜合利用率并實(shí)現(xiàn)能源的實(shí)時補(bǔ)充。地下蓄能是一個復(fù)雜多變的過程，包括能量蓄入、積累、存儲和釋放提取多階段時變過程，研究主要涉及各種巖土構(gòu)造下含濕非飽和、飽和、過飽和及含水層等多層各向異性的熱過程機(jī)理及各階段的時變特征和規(guī)律。研究熱濕運(yùn)動中的熱擴(kuò)散率、能量恢復(fù)率，瞬態(tài)焓分布、能量密度、能流強(qiáng)度；探索高、低溫蓄能中溫度梯度畸變、濕分布和熱容能力變異、傳熱遲滯現(xiàn)象，以及冰晶形成、濕運(yùn)動抑制等現(xiàn)象規(guī)律；研究蓄能周期和實(shí)效性，以及冷、熱蓄能交替過程的熱特性；研究擴(kuò)散控制及策略，實(shí)施蓄能系統(tǒng)的最佳化。該研究擬利用模型分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)研究，通過對地下復(fù)雜蓄能傳熱機(jī)理、特性和規(guī)律的研究，以及控制策略研究，完善地下蓄能理論，推動我國地下蓄能技術(shù)及土壤源熱泵的發(fā)展。 2100433B