Geometry of Finite-Time Thermodynamic Cycles With Anisotropic Thermal Fluctuations
Geometry of Finite-Time Thermodynamic Cycles With Anisotropic Thermal Fluctuations
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具有各向异性热涨落的有限时间热力循环的几何
DOI：
10.1109/lcsys.2022.3184912
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发表时间：
2022
影响因子：
3
通讯作者：
Georgiou, Tryphon T.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Movilla Miangolarra, Olga;Taghvaei, Amirhossein;Chen, Yongxin;Georgiou, Tryphon T.
与卡诺发动机的经典概念相反，卡诺发动机在不同温度的热浴之间交替接触，自然发生的过程通常从各向异性中获取能量，同时暴露于不同强度的化学和热波动中。在这些情况下，负责能量转换的启用机制通常是非平衡稳态 (NESS) 的存在。这种现象的合适随机模型是布朗回转器——一种与环境交换能量和热量的二自由度随机驱动系统。在这种模型的背景下，我们从随机控制的角度提出了能量收集机制的几何视图，该机制需要系统状态在热力学流形上的强制周期轨迹。耗散和功输出相应地表示为受控过程的路径积分，并且功率和效率的基本限制通过与等周问题的关系以几何术语表示。该理论是针对远离平衡且超出线性响应范围的高阶系统提出的。
In contrast to the classical concept of a Carnot engine that alternates contact between heat baths of different temperatures, naturally occurring processes usually harvest energy from anisotropy, being exposed simultaneously to chemical and thermal fluctuations of different intensities. In these cases, the enabling mechanism responsible for transduction of energy is typically the presence of a non-equilibrium steady state (NESS). A suitable stochastic model for such a phenomenon is the Brownian gyrator – a two-degree of freedom stochastically driven system that exchanges energy and heat with the environment. In the context of such a model we present, from a stochastic control perspective, a geometric view of the energy harvesting mechanism that entails a forced periodic trajectory of the system state on the thermodynamic manifold. Dissipation and work output are expressed accordingly as path integrals of a controlled process, and fundamental limitations on power and efficiency are expressed in geometric terms via a relationship to an isoperimetric problem. The theory is presented for high-order systems far from equilibrium and beyond the linear response regime.
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影响因子：
3
作者：
Taghvaei, Amirhossein;Miangolarra, Olga Movilla;Fu, Rui;Chen, Yongxin;Georgiou, Tryphon T.
通讯作者：
Georgiou, Tryphon T.
DOI：
--
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
--
作者：
Yunlong Huang
通讯作者：
Yunlong Huang
亚黎曼几何和有限时间热力学第 1 部分：随机振荡器
DOI：
--
发表时间：
2020
期刊：
Discrete and Continuous Dynamical Systems. Series A
影响因子：
--
作者：
Yunlong Huang;P. Krishnaprasad
通讯作者：
P. Krishnaprasad
影响因子：
9.7
作者：
Terren Alonso, Pablo;Abiuso, Paolo;Arrachea, Liliana
通讯作者：
Arrachea, Liliana
DOI：
--
发表时间：
2016
期刊：
IEEE Conference on Decision and Control
影响因子：
--
作者：
Yunlong Huang;P. Krishnaprasad
通讯作者：
P. Krishnaprasad