本文在系统地了解和总结布雷顿热力循环性能优化研究现状的基础上,通过理论分析和数值计算,对不可逆布雷顿热机及其联合循环的最优化性能进行了研究,得到了一些具有理论意义和实用价值的结论。本文主要由以下三部分组成:第一部分研究焦耳-布雷顿功热并供循环的火用性能优化。考虑到功和热是不同质的能量,第2章用热力学优化理论对焦耳-布雷顿功热并供系统进行火用优化分析。建立了以系统设计参数为变量的总火用率为目标函数,引入等效温度来计算热回收装置传热过程中的火用,得出了内可逆循环的最大无量纲总火用及其对应的火用效率的解析式,并按照工程分析方法引入压气机和涡轮机的效率,用数值分析的方法得到了不可逆功热并供循环最大无量纲总火用及其对应的火用效率与其他参数的优化关系。第二部分研究太阳能再热布雷顿热机的性能优化。第3章建立了由太阳能集热器和再热不可逆布雷顿热机组成的太阳能再热布雷顿热机模型。以太阳能布雷顿循环系统总效率为目标函数,导出了太阳能集热器的优化工作温度,并通过数值算例分别讨论太阳能集热器线性损失模型和辐射热损失模型下,再热温比及不可逆因素对太阳能布雷顿热动力系统性能的影响。第三部分研究燃气-蒸汽联合循环的性能优化。第4章以基于火用分析的生态学函数为优化目标,建立了具有热阻、热漏、内不可逆性、补燃的定常流布雷顿—朗肯联合循环模型,通过数值算例讨论了各因素对联合循环生态学性能的影响,并将其与功率、效率性能进行比较。