参数设置
循环種別
Otto循环
假定等容燃烧的汽油发动机理想循环。
理论效率高于实际发动机常见的30%到35%。
什么是热力学循环
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简单来说，它就像热机的“工作蓝图”。想象一下汽车发动机，它通过反复吸热、膨胀、放热、压缩这四个步骤，把汽油燃烧的热能持续变成车轮转动的机械能。这个重复的过程就是一个循环。你可以在模拟器里选择“奥托循环”，它就是大部分汽油发动机的理论模型，试着拖动“压缩比”滑块，看看右边的P-V图怎么变化。
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诶，真的吗？那旁边的“卡诺循环”又是什么？为什么都说它效率最高？
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卡诺循环是一个理想化的模型，它假设所有过程都是可逆的，没有任何摩擦或能量损失。在实际工程中，这是不可能达到的完美状态，但它给了我们一个效率天花板。它的效率只取决于高温热源和低温热源的温度。你可以在模拟器里把循环类型切换到“卡诺”，然后只调整T_H和T_L这两个温度，你会发现效率公式 $\eta = 1 - T_L / T_H$ 真的只和它们有关。
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原来是这样！那“布雷顿循环”和“狄塞尔循环”呢？它们和汽车发动机又不一样吗？
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没错，它们对应不同的“大家伙”。狄塞尔循环是柴油机的理论模型，它和奥托循环的关键区别在于燃烧过程是定压的，而不是定容的。工程现场常见的大型柴油机，比如船用发动机，就基于这个原理。而布雷顿循环是喷气式发动机和燃气轮机的核心。你试着在模拟器里切换到“布雷顿循环”，然后调整“压力比”参数，你会看到T-s图上曲线的形状和效率数值都会发生明显变化，这直接关系到一台燃气轮机的性能好坏。
物理模型与关键公式
卡诺循环效率公式：这是所有热机在相同温度界限下所能达到的理论最高效率，由热力学第二定律决定。
$$\eta_{\text{Carnot}}= 1 - \frac{T_L}{T_H}$$
其中，$T_H$ 是高温热源的绝对温度（单位：K），$T_L$ 是低温热源的绝对温度（单位：K）。这个公式告诉我们，提高 $T_H$ 或降低 $T_L$ 都能提升理论效率极限。
奥托循环（定容加热循环）效率公式：这是火花点火式汽油发动机的理想模型，其效率主要取决于压缩比和工质的性质。
$$\eta_{\text{Otto}}= 1 - \frac{1}{r_c^{\gamma - 1}}$$
其中，$r_c$ 是压缩比（压缩前后体积之比），$\gamma$ 是工质的比热比（定压比热容与定容比热容之比，对于空气约为1.4）。公式表明，提高压缩比可以显著提升效率，但实际中会受到燃料爆震的限制。
现实世界中的应用
汽车工业：奥托循环和狄塞尔循环是设计汽油与柴油发动机的核心理论。工程师使用CAE软件进行循环仿真，优化压缩比、点火正时等参数，以在排放法规内追求更高的燃油效率和动力输出。
发电与能源：大型燃气轮机发电站基于布雷顿循环。通过模拟器分析提高压力比和涡轮前温度对效率的影响，是设计更高效、更清洁电站的关键步骤。
航空航天：喷气式发动机（涡扇、涡喷）的核心机就是一个复杂的布雷顿循环。对其热力循环的精确计算和优化，直接决定了飞机的推力、油耗和航程。
制冷与热泵：将热力学循环反向运行，就得到了制冷循环（如冰箱、空调）和热泵循环。卡诺循环同样为这些设备的理论最高性能（制冷系数或制热系数）设定了上限。
常见误解与注意事项
开始使用此工具时，有几个需要特别注意的要点。首先，“计算结果并不直接等同于实际设备的性能”。这是基于“空气标准循环”这一大幅简化假设（比热恒定、理想气体、用加热替代燃烧、忽略摩擦与热损失）的“理论模型”。例如，模拟器显示奥托循环效率为60%，但实际汽油发动机的最高热效率通常仅在40%左右。这一差距正体现了现实世界中各种损失（壁面热损失、泵气损失、不完全燃烧等）的影响之大。
其次，请理解参数无法无限提升的现实原因。提高压缩比虽能提升效率，但汽油发动机受爆震极限限制（例如10–12），柴油发动机则受机械强度与最高燃烧压力限制（例如18–22）。布雷顿循环中提高入口温度 T₁也面临涡轮叶片材料耐热极限的制约（即使最新航空发动机也仅约1700℃）。请养成不仅用工具追求理想值，更要思考“为何只能提升到此程度”的习惯。
最后，需注意“卡诺循环并非总是最优解”。虽然在相同温度条件下其效率最高，但实际输出功（功率）极小。请回忆P-V图中面积代表做功量。在设计中，“如何以现实可行的结构，实现高输出功与高效率的平衡”这一权衡视角至关重要。