从湍流经典理论到大气湍流非平衡态热力学理论 被引量：12

1

作者 胡隐樵 陈晋北 吕世华 《高原气象》 CSCD 北大核心 2012年第1期1-27,共27页

湍流是日常生活中一种普遍的自然现象,也是经典物理学仍未完全解决的难题。湍流更是大气运动的最基本特征。本文系统地回顾了大气湍流经典理论发展简史,进一步详细介绍了大气湍流非平衡态热力学理论。大气湍流非平衡态热力学理论在熵平... 湍流是日常生活中一种普遍的自然现象,也是经典物理学仍未完全解决的难题。湍流更是大气运动的最基本特征。本文系统地回顾了大气湍流经典理论发展简史,进一步详细介绍了大气湍流非平衡态热力学理论。大气湍流非平衡态热力学理论在熵平衡方程中引入动力过程,进而统一推导出大气湍流输送的Fourier定律、Flick定律和Newton定律,证明了Dufour效应、Soret效应、可逆动力过程与热力不可逆湍流输送过程之间的交叉耦合效应,以及湍流强度定理。这些定律和定理中得到了观测的事实验证,同时它们的唯象系数也由观测资料所确定。湍流强度定理揭示,湍流发展的宏观原因是速度和温度的剪切效应,Reynolds湍流和Rayleigh-Bénard湍流共存于大气湍流中。热力过程和动力过程间耦合效应现象的发现突破了传统湍流输送理论,即Fourier定律、Flick定律和Newton定律的观点——一个宏观量的输送通量等价于这个宏观量的梯度湍流输送通量。热力和动力过程间的耦合原理认为,一个宏观量的输送通量包括这个量的梯度湍流输送通量和速度耦合输送通量两部分。因此,能量和物质的垂直输送通量除了相应物理量梯度造成的湍流输送外,还应包括垂直速度耦合效应,即辐散或辐合运动造成的耦合效应。在一个很宽的尺度范围内,地表面的空间特征是非均匀的。下垫面非均匀性造成的对流运动将引起大气的辐散或辐合运动。这可能是导致地表能量收支不平衡的重要原因之一。垂直速度对垂直湍流输送的交叉耦合效应为非均匀下垫面大气边界层理论的发展,并为克服地表能量收支不平衡问题及非均匀下垫面大气边界层参数化遇到的困难提供了可能的线索。 展开更多

关键词 大气湍流 非平衡态热力学 湍流输送通量 湍流强度 非均匀下垫面

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非平衡态热力学的研究进展及应用 被引量：9

2

作者 张士宪 李运刚 何小凤 《湿法冶金》 CAS 2007年第4期169-174,共6页

在自然界中,许多过程都是非平衡态过程。要研究这些过程,仅靠经典热力学是远远不够的。本文介绍了非平衡态热力学的主要理论,综述了非平衡态热力学的研究进展,介绍了非平衡态热力学在各个领域中的应用现状,指出随着非平衡态热力学理论... 在自然界中,许多过程都是非平衡态过程。要研究这些过程,仅靠经典热力学是远远不够的。本文介绍了非平衡态热力学的主要理论,综述了非平衡态热力学的研究进展,介绍了非平衡态热力学在各个领域中的应用现状,指出随着非平衡态热力学理论的发展,它将在越来越多的领域得到广泛的应用。 展开更多

关键词 非平衡态热力学 耗散结构 熵 应用

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萃取精馏过程的非平衡态热力学分析 被引量：2

3

作者 雷志刚 李成岳 陈标华 《高等学校化学学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期938-941,共4页

对萃取精馏过程进行了非平衡热力学分析 ,提出了分离过程得以进行的判据 .推导出了熵产生的数学表达式 ,并可将其用于萃取精馏过程的节能分析 .此项研究结果只适用于萃取精馏板式塔 。

关键词 萃取精馏过程 非平衡态热力学分析 熵 节能分析 萃取精馏板式塔

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非平衡态热力学在核素迁移行为研究中的应用 被引量：2

4

作者 宋艳丽 王玉平 李前名 《安徽大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2005年第5期79-82,共4页

运用非平衡态热力学理论研究核素在固化材料中的迁移规律,分析热、扩散、化学反应、吸附反应等因素对核素迁移行为的影响,建立了各因素所引起的核素迁移流的唯象方程以及整个系统的熵产率方程。提出了利用Onsager倒易关系求解相关系数,... 运用非平衡态热力学理论研究核素在固化材料中的迁移规律,分析热、扩散、化学反应、吸附反应等因素对核素迁移行为的影响,建立了各因素所引起的核素迁移流的唯象方程以及整个系统的熵产率方程。提出了利用Onsager倒易关系求解相关系数,建立核素迁移数值模型的基本思路与方法。 展开更多

关键词 非平衡态热力学 核素迁移 唯象关系 数值模型

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基于非平衡态热力学的传递唯象研究 被引量：3

5

作者 成庆林 李秀娟 项新耀 《华北电力大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2009年第3期47-49,63,共4页

从广义力与流的角度,探讨了传递现象的共同本质,即各种强度量势场梯度作用下的能流和流。运用非平衡态热力学的相关理论,推导了多势场影响下的传递唯象方程。根据非平衡态热力学分析不可逆过程的一般步骤,提出确定传递唯象方程力... 从广义力与流的角度,探讨了传递现象的共同本质,即各种强度量势场梯度作用下的能流和流。运用非平衡态热力学的相关理论,推导了多势场影响下的传递唯象方程。根据非平衡态热力学分析不可逆过程的一般步骤,提出确定传递唯象方程力与流的两种方法,体现了热力学和传输学在传递研究中的学科交叉。对热电耦合现象的应用分析表明,基于非平衡态热力学的传递唯象方程,能够完整、深入地揭示不可逆效应之间的耦合关系。 展开更多

关键词 [火用] [火用]传递 唯象方程 非平衡态热力学

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电场作用下支撑熔盐膜分离CO_2的研究──非平衡态热力学的应用 被引量：1

6

作者 黎四芳 路琼华 李盘生 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1996年第6期649-652,共4页

应用线性非平衡态热力学理论研究了三元熔盐电解质体系中ＣＯ２的传递过程，建立了电场作用下的支撑熔盐膜中ＣＯ２传递速率的数学模型。理论结果与实验结果符合较好。

关键词 二氧化碳 支撑熔盐膜 非平衡态热力学 电场作用

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土壤水热耦合迁移运动方程的非平衡态热力学推导

7

作者 杨亚玲 李光林 《西南农业大学学报（自然科学版）》 CSCD 1998年第1期13-15,共3页

应用非平衡态热力学理论，推导出土壤水热耦合迁移运动方程，并讨论了方程的物理含义。

关键词 方程 土壤水热 耦合迁移 非平衡态热力学

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非平衡态热力学的态函数

8

作者 虞凤英 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 2001年第2期78-83,共6页

从态函数熵的观点出发 ,对非平衡定态及其稳定性作一探讨 。

关键词 非平衡定态 熵平衡方程 熵通量 熵源强度 稳定性 非平衡态热力学 态函数

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甲烷掺氢自点火非平衡态热力学[火用]损分析

9

作者 伍宏环 洪聪结 +2 位作者 曹军 黄佐华 张英佳 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期138-147,共10页

为明晰天然气掺氢发动机非平衡燃烧过程主要[火用]损源,本文利用自点火压力时程对文献中5个代表性CH_(4)/H_(2)燃烧动力学模型性能进行再评估,基于非平衡态热力学理论初步建立了基元反应[火用]损评估方法,结合详细动力学模型分析了不同... 为明晰天然气掺氢发动机非平衡燃烧过程主要[火用]损源,本文利用自点火压力时程对文献中5个代表性CH_(4)/H_(2)燃烧动力学模型性能进行再评估,基于非平衡态热力学理论初步建立了基元反应[火用]损评估方法,结合详细动力学模型分析了不同约束条件下(温度、当量比、掺氢比)CH_(4)/H_(2)混合气自点火过程中基元反应[火用]损贡献及其变化规律。结果表明,反应初始温度升高,化学反应[火用]损减少,不完全燃烧损失增加。H_(2)掺混虽未显著降低CH_(4)燃烧最低[火用]损值,但有效扩展了CH_(4)低[火用]损燃烧区。对比了不同温度、不同掺氢比下[火用]损速率和总[火用]损的时程演化,分析了H_(2)和H自由基产率及其主导基元反应[火用]损贡献,揭示了初始温度和掺氢对燃烧[火用]损影响的动力学机制。进一步对比不同反应路径关键物种吉布斯自由能,从热力学角度解释了CH_(4)高/低温氧化路径[火用]损差异。研究结果在基元反应水平上揭示了H_(2)介入对CH_(4)燃烧[火用]损的影响机制,可为探索减少天然气掺氢发动机[火用]损的控制方法提供理论依据。 展开更多

关键词 自点火 掺氢 非平衡态热力学 反应[火用]损 基元反应

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非平衡态热力学在人体运动中的应用

10

作者 刘燕霓 《天津体育学院学报》 CAS 北大核心 1990年第2期38-41,共4页

一、引言运动生物力学的研究,既要揭示运动技术的规律性,又要探索如何才能使运动技术达到最佳的原理和手段。热力学作为研究人体运动过程中物质代谢和能量转换的主要理论和方法,虽然已经逐步受到人们的重视,成为运动生物力学学科体系的... 一、引言运动生物力学的研究,既要揭示运动技术的规律性,又要探索如何才能使运动技术达到最佳的原理和手段。热力学作为研究人体运动过程中物质代谢和能量转换的主要理论和方法,虽然已经逐步受到人们的重视,成为运动生物力学学科体系的重要组成部分,但是生物机体的行为,单从经典热力学观点看来,总是那么奇异,得不到完满的解释。 展开更多

关键词 非平衡态热力学 运动生物力学 外界环境 耗散结构理论 运动技术 人体运动行为 重要组成部分 调节能力 热力学理论 学科体系

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引射器技术在非平衡态热力学理论中的应用 被引量：1

11

作者 王杰 《流体机械》 CSCD 北大核心 1996年第10期39-41,共3页

将引射器技术和方法引入非平衡相变过程，使问题简化，落入平衡态的直角坐标系（ｌｇＰ—Ｈ压一焓图）。计算结果表明，在远离平衡态条件下，系统的非平衡相变取决于热力学力角和过渡区角的两角和。

关键词 引射器 非平衡态热力学 应用

全文增补中

非平衡态大气热力学的研究 被引量：17

12

作者 胡隐樵 《高原气象》 CSCD 北大核心 1999年第3期306-320,共15页

概括了建立非平衡态大气热力学的必要性和迫切性。并在考虑到大气系统是以湍涡为基本单元，具有气压梯度力、重力和 Ｃｏｒｉｏｌｉｓ 力的地球大气宏观体系的基础上，直接引入大气动力学方程组，建立了非平衡态大气热力学的熵平衡方程... 概括了建立非平衡态大气热力学的必要性和迫切性。并在考虑到大气系统是以湍涡为基本单元，具有气压梯度力、重力和 Ｃｏｒｉｏｌｉｓ 力的地球大气宏观体系的基础上，直接引入大气动力学方程组，建立了非平衡态大气热力学的熵平衡方程。使熵平衡方程能直接表达大气中发生的湍流粘性热输送、水汽输送、动量输送和水的三种相变等四类不可逆过程以及 Ｎｅｗｔｏｎ 力 Ｆｉ 驱动的气流输送动力可逆过程。利用 Ｐｒｉｇｏｇｉｎｅ 的最小熵源原理证明大气热力学平衡态就是没有任何湍流输送过程；没有任何水的相变过程；大气动力状态处于静力平衡和地转平衡；热力状态处于中性层结，等压面上温度均匀分布的热力学态。利用大气系统 Ｇｉｂｂｓ 关系得到开放系变态方程，它应包含系统变态过程中位温变化和动能变化以及水汽变化。经典大气热力学中的封闭系多元过程只是它的一种特殊情况。开放系大气水汽相变过程也应包括温度变化和动能变化以及水汽的汽、液和固态水比份变化。经典大气热力学中的湿绝热过程和假绝热膨胀过程也只是它的一种特殊情况。利用热力学流以平衡态作为参考态对热力学力作 Ｔａｙｌｏｒ 展开，可能是湍流闭合的一种新途径。它的优点是在不引入新的方程情况下达到闭合目的。 展开更多

关键词 非平衡态热力学 大气热力学 熵 湍流封闭

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MgO-B_2O_3-28%MgCl_2-H_2O体系0℃热力学非平衡态相图 被引量：1

13

作者 朱黎霞 高世扬 +2 位作者 李新 王波 夏树屏 《无机化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 2003年第5期491-496,共6页

采用结晶动力学方法对MgO-B2O3-28%MgCl2-H2O体系0℃时过饱和溶液的结晶过程进行了研究,结晶析出固相通过化学分析确定了组成,并用X-射线粉末衍射和红外光谱等对其进行了表征。给出了该体系0℃时的热力学非平衡态相图。该相图有4个相区... 采用结晶动力学方法对MgO-B2O3-28%MgCl2-H2O体系0℃时过饱和溶液的结晶过程进行了研究,结晶析出固相通过化学分析确定了组成,并用X-射线粉末衍射和红外光谱等对其进行了表征。给出了该体系0℃时的热力学非平衡态相图。该相图有4个相区,分别与H3BO3、MgO·3B2O3·7.5H2O、2MgO·2B2O3·MgCl2·14H2O和3Mg(OH)2·MgCl2·8H2O相对应。 展开更多

关键词 结晶动力学 热力学非平衡态 相图 硼酸盐 盐湖 地球化学

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摩擦体系的非平衡热力学研究(Ⅰ)——系统组成及结构分析 被引量：1

14

作者 戴振东 薛群基 王珉 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2000年第4期520-523,共4页

综合系统论和非平衡态热力学的优势 ,对一般的三体摩擦接触 ,提出了摩擦体系的物质、能量和信息三维结构和几何变化、物理变化和化学变化三种转变的分析归类模式。认为计算机数值技术和模拟技术将成为表达摩擦学的定量模型的主要工具。... 综合系统论和非平衡态热力学的优势 ,对一般的三体摩擦接触 ,提出了摩擦体系的物质、能量和信息三维结构和几何变化、物理变化和化学变化三种转变的分析归类模式。认为计算机数值技术和模拟技术将成为表达摩擦学的定量模型的主要工具。分析表明宏观。 展开更多

关键词 摩擦学 系统论 熵 非平衡态热力学

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非平衡系统中的绝对温度和热力学压强

15

作者 李卫东 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2003年第2期36-39,共4页

从广义熵方程出发,研究了非平衡系统的绝对温度和热力学压强,并给出了单分子理想气体的解析表达式.结果表明,非平衡系统的绝对温度和热力学压强一般低于局域平衡时的温度和压强.

关键词 非平衡态热力学 非平衡系统 绝对温度 热力学压强 广义熵方程

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饱和土体固结压缩和蠕变的热力学本构理论及模型分析 被引量：17

16

作者 陈志辉 程晓辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期489-498,共10页

岩土热力学模型(thermodynamic soil model,TSM)是基于颗粒固体的非平衡态热力学理论,建立的一种崭新的描述岩土力学问题的统一理论模型。该模型引入"颗粒熵运动"和"弹性弛豫",对土体颗粒层次的耗散机制进行了合理... 岩土热力学模型(thermodynamic soil model,TSM)是基于颗粒固体的非平衡态热力学理论,建立的一种崭新的描述岩土力学问题的统一理论模型。该模型引入"颗粒熵运动"和"弹性弛豫",对土体颗粒层次的耗散机制进行了合理地考虑,这些使得模型能够更深入描述土体的变形和能量耗散机理,从而能够在统一理论框架中描述岩土体复杂多变的物理力学行为。基于该理论模型,研究了饱和土体的固结压缩和蠕变问题,分析了加载速率、应力/应变路径和非单调荷载等因素的影响规律。模拟结果表明:模型具有描述复杂条件下的饱和土体的固结压缩和蠕变特性的能力,具有较高的理论和工程应用价值。 展开更多

关键词 固结压缩 蠕变 弹性弛豫 颗粒熵运动 颗粒固体非平衡态热力学 热力学本构关系

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饱和土非等温固结和不排水剪切的热力学本构模型 被引量：11

17

作者 张志超 程晓辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1297-1306,共10页

基于非平衡态热力学理论,建立了一种无需屈服面、流动法则等概念的非弹性多物理场力学模型。该模型引入耗散力、耗散流及颗粒熵概念,将土体颗粒层次的耗散机制及其引发的宏观能量耗散统一地描述为一组迁移系数和能量函数模型,从而得到... 基于非平衡态热力学理论,建立了一种无需屈服面、流动法则等概念的非弹性多物理场力学模型。该模型引入耗散力、耗散流及颗粒熵概念,将土体颗粒层次的耗散机制及其引发的宏观能量耗散统一地描述为一组迁移系数和能量函数模型,从而得到非弹性变形的本构关系。考虑了温升时孔隙内原本无法自由流动的结合水向自由水转化并激发相应能量耗散的过程,以描述饱和土体的非等温固结行为。应用该模型对不同超固结比(OCR)饱和黏性土的非等温固结及温度对不排水剪切的影响进行了模拟并和实测数据进行对比,验证了模型的有效性。模拟结果表明:饱和土体的非等温固结行为与OCR值密切相关,且具有不可逆特性,在循环温度荷载作用下将产生变形累积;而温度对饱和土体不排水剪切强度的影响则依赖于土体类型及OCR值等因素。 展开更多

关键词 非平衡态热力学 本构模型 非等温固结 不排水剪切 温度效应

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饱和黏土不排水抗剪强度各向异性的热力学本构模型研究 被引量：7

18

作者 陈志辉 程晓辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期836-846,共11页

基于饱和土体TTM(Tsinghua thermodynamic soil model)热力学本构模型分析研究了饱和黏土的不排水抗剪强度各向异性问题。模型及试验研究表明:非等向或0K固结历史是引起土体强度各向异性的重要原因,固结应力比cK越小,不排水强度各向异... 基于饱和土体TTM(Tsinghua thermodynamic soil model)热力学本构模型分析研究了饱和黏土的不排水抗剪强度各向异性问题。模型及试验研究表明:非等向或0K固结历史是引起土体强度各向异性的重要原因,固结应力比cK越小,不排水强度各向异性越大。不排水加载过程中主应力轴的方向对土体不排水抗剪强度和变形有着重要影响。一般而言,当主应力轴方向从0°旋转到90°时,土体的不排水抗剪强度逐渐下降,峰值应变却逐渐增大。此外,非等向固结会导致土体主应力与主应变的非共轴性。利用TTM理论模型,对Kaolin Clay和Boston Blue Clay的不同试验结果进行了模拟验证和预测。结果表明,TTM理论模型具有反映和预测应力引起的饱和黏土强度各向异性和应变软化等特性的能力,同时也具备精准描述主应力轴旋转等复杂路径下饱和黏土的强度和变形特征的能力。 展开更多

关键词 热力学本构模型 弹性弛豫 颗粒熵运动 线性非平衡态热力学理论 Onsager关系 强度各向异性

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生物表面活性剂二元驱替滞留油过程的热力学描述 被引量：4

19

作者 贾振岐 冯立 成庆林 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 2007年第4期113-115,共3页

通过室内实验,给出生物表面活性剂驱替水驱滞留油中流体流动形态演变过程:滞留油的局部突起、增长、拉伸成油丝;油丝断裂、迅速回缩成小油滴;小油滴聚并为大油滴、油墙,运移到井底.根据热力学理论,分析系统发生这种状态变化的内因在于... 通过室内实验,给出生物表面活性剂驱替水驱滞留油中流体流动形态演变过程:滞留油的局部突起、增长、拉伸成油丝;油丝断裂、迅速回缩成小油滴;小油滴聚并为大油滴、油墙,运移到井底.根据热力学理论,分析系统发生这种状态变化的内因在于相界面域内存在多种势差,导致自发(不可逆)过程,激活、迁移滞留油,其过程是熵增过程. 展开更多

关键词 生物表面活性剂 流动形态 不可逆过程 非平衡态热力学

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大气热力学的若干新发展 被引量：1

20

作者 曹鸿兴 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2005年第4期554-560,共7页

对自20世纪80年代以来的大气热力学发展进行了综合评述,阐述了如城市热岛效应、全球增暖等非传统大气热力学问题;基于大气非平衡态热力学的非线性理论,提出应发展突显热力学作用的数值模式,并阐述其必要性和可能性。

关键词 热力学 非平衡态 熵 数值模式 大气热力学 20世纪80年代 非平衡态热力学 城市热岛效应 非线性理论 综合评述

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