Modélisation et optimisation de la performance d'un moteur thermique brownien combiné irréversible à deux étages

Basé sur la thermodynamique à temps fini, un modèle de moteur thermique brownien combiné irréversible est établi dans cet article. Le modèle se compose de deux moteurs thermiques brownien qui fonctionnent en tandem avec un contact thermique avec trois réservoirs de chaleur. Les taux de transfert de chaleur sont finis entre le moteur thermique et le réservoir. En tenant compte des fuites de chaleur et des pertes causées par le changement d'énergie cinétique des particules, les formules de courant stationnaire, de puissance générée et d'efficacité sont dérivées. La puissance générée et l'efficacité du moteur thermique combiné sont inférieures à celles du moteur thermique unique fonctionnant entre des réservoirs à températures identiques. Lorsque le champ potentiel est libre de charge externe, les effets de l'asymétrie du potentiel, de la hauteur de la barrière et des fuites de chaleur sur la performance du moteur thermique combiné sont analysés. Lorsque le champ potentiel est libre de charge externe, les effets des paramètres de conception de base sur la performance du moteur thermique combiné sont analysés. La puissance et l'efficacité optimales sont obtenues en optimisant les hauteurs de barrière des deux moteurs thermiques. Les zones de travail optimales sont obtenues. Il existe un ratio de température optimal qui maximise la puissance générée globale ou l'efficacité. Lorsque le champ potentiel est soumis à une charge externe, l'effet de la charge externe est analysé. Le courant stationnaire diminue par rapport à la charge externe ; la puissance générée et l'efficacité augmentent de manière monotone par rapport à la charge externe.