基于量子点的能量转换装置的结构、性能及其优化分析

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本文主要研究基于量子点系统构成的能量转换装置。通过建立新颖的结构,实现能量转换的目的。并根据主方程(Master Equation)理论,来研究能量转换装置的各种热力学性能参数,如输出功率,制冷速率,效率等;还将进一步通过对模型不同参数进行优化,通过数值模拟得出能量转换装置的性能特征图和优化曲线,从而从理论上认识模型的进一步优化方向,并希望能够对实际的量子点能量转换装置的设计和操作提供一些理论指导。  第一章绪论主要介绍微纳米能量转换装置和基于量子点的微纳米能量转换装置的相关研究背景;用到的一些热力学与有限时间热力学理论,主要包括可逆过程与卡诺效率和内可逆过程与CA效率,以及主方程理论;其他人相关的研究结果,并简单介绍了一个提出的混合驱动三热源量子点制冷机模型。  第二章介绍了一个光子驱动的三端量子点混合热机模型,这种混合热机能够将光子热源的能量,转换为电能对外做功,与此同时对低温电子热源进行制冷,以量子点作为主要组成部分的能量转换装置,该装置由两个单能级量子点,两个电子库热源,一个光子库热源组成,并通过模型示意图,简述了提出的这种混合热机的物理模型。利用主方程理论计算了混合热机模型的一些热力学参数和性能参数的表达式。作出了不考虑非辐射过程时,光子驱动的三端量子点混合热机的工作区间图像,并通过选取不同参数,用数值模拟拟制作了混合热机的总输出功率和效率的三维投影图像,然后进一步作出了总输出功率随效率变化在不同的非辐射效应下的特征曲线。  第三章选取了变化非辐射效应与能级差,对之前提出的三端量子点混合热机模型就行了数值优化模拟,分析了非辐射效应与能级差的变化对混合热机性能的影响,并获得了一些混合热机理论优化的结论。  第四章总结了本文的工作,并对未来的研究给出了一些方向。
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