利用热能已成为人类生存和可持续发展的挑战,到目前为止如何收集浪费的热能仍然还是一个研究热点。随着纳米技术的发展,热控制器的技术越来越成熟了,其热控制器件在收集热能上起着重要的作用。本文对布朗热控制器中的反常输运的研究背景、研究现状、研究意义进行了阐述,利用理论分析与数值模拟两者相结合的方法,研究了系统对称和不对称两种情况下的布朗热控制器的反常输运。本文的研究内容结果如下:1.本文在二维马尔可夫的朗之万方程的描述下提出了两个关联色噪声之间的模拟方法,理论推导出两个不同关联时间色噪声之间的关联函数。首先从二维的马尔可夫的朗之万方程出发,证明二维的马尔可夫的朗之万方程可代替一维色噪声随机系统的朗之万方程。由于两个不同关联时间的白噪声的关联函数已经被大量的应用了,而两个不同关联时间的色噪声关联函数还有待进一步的研究。我们借助两个白噪声的关联函数来探讨两个不同关联时间色噪声之间的关联函数。在理论推导中我们找到了两个不同关联时间色噪声的关联函数,并通过数值模拟验证了两个不同关联时间色噪声之间的关联函数。2.研究了布朗热控制装置的反常输运。通过数值模拟计算其热流,发现系统中存在三种反常输运现象:热整流、单向负微分热阻现象和双向负微分热阻现象。这完全是由布朗热控制装置的空间周期力引起的。当系统空间周期力的振幅和频率取较小值时,热流与归一化温差成正比,系统呈现正常输运。它们进一步增加会增强布朗热控制装置的非线性,从而导致系统的反常输运。如果布朗热控制装置对称破缺,则出现单向负微分热阻效应;否则,则出现双向负微分热阻效应。对于较大的空间振幅,可以有效地抑制或切断系统的热流。因此,调节布朗热控制装置空间周期力的振幅和频率可以使其成为热整流器或热开关。当然,耦合系数和平均环境参考温度对它们也有一定的影响。这些发现对于理解某些纳米级机器和生物体在恒温环境下工作的运行机制具有重要意义。3.研究了在一般阻尼情况下惯性质量对布朗热控制器的影响。研究结果表明:通过调节惯性质量来影响系统的热流,发现系统中存在三种反常输运现象:热整流、流反转和负微分热阻效应。当惯性质量取较小的值时,布朗热控制器中的热流几乎为零。随着逐渐增大惯性质量的值,系统中慢慢地有热流出现,且热流在负方向上很大程度受到阻碍,但在正方向上的热流可以顺利通过布朗热控制器,这里出现了热整流效应。在这种情况下,调节惯性质量可以起到开关热控制流的作用。如果布朗热控制器系统是对称的,这里出现两种现象:流反转和负微分热阻。当惯性质量mi（i=1,2）≤1时,系统中出现流反转现象,惯性质量调节可以有效的控制布朗热控制器的运行;当惯性质量mi（i=1,2）>1时,系统中出现负微分热阻现象。这是由于系统中的惯性质量引起的对称破缺。如果布朗热控制器系统是不对称的,系统中也会出现负微分热阻现象。因此,调节布朗热控制器系统中的惯性质量可以起到热整流器或热开关的作用,同时也给设计热控制器提供一些理论基础。