近年来,对周期结构系统中布朗粒子在热涨落驱动下运动的研究成为非平衡态统计物理理论的前沿课题。布朗马达作为一种纳米级的微小机器,具有空间不对称结构,布朗粒子的传输受到外力、化学势差或温差等非平衡过程驱动。当系统完全处于热涨落的环境中时,布朗马达成为最基本的热机工作模型,它可以整合环境的热涨落,输出有用功。本文研究了两种类型的热驱动布朗马达,分别是空间周期的锯齿势垒和周期性晶格势构成的布朗热机。分析了布朗热机的热力学性质、探究系统中不可逆因素对热机性能的影响。　　 在第一章中,简单介绍了统计物理的发展过程,布朗动力学理论作为布朗运动的理论基础,已经成为非平衡统计物理的重要内容。同时还介绍了国内外对布朗热机的一些研究现状以及本文主要的研究内容。　　 在第二章中,研究了周期性双势垒锯齿势中温差驱动的布朗热机。布朗粒子在外力作用下沿空间坐标方向交替地和高、低温热库接触构成布朗热机。采用福克.普朗克方程描述粒子的运动特性,考虑布朗粒子动能的变化以及高、低温库之间热漏的存在,通过数值计算分析势垒高度、势比、外力等参数对布朗热机功率和效率的影响。　　 在第三章中,研究了温库边界对单势垒锯齿势中布朗热机热力学性能的影响。改变Feynman-Smoluchowski热机模型中的高、低温库的分布,采用福克-普朗克方程推导出系统稳态流以及热机的功率和效率,分析温库边界位置对布朗热机功率效率特性的影响。研究表明改变温库的分布可以提高布朗热机的效率,但同时减小了热机的输出功率。　　 在第四章中,研究了一维晶格中粒子的运动,并构建费曼棘齿.棘爪热机模型。晶格置于周期性的锯齿势垒中,采用粒子的几率主方程来描述粒子在晶格中的动力学特性。分析势垒高度、外力和温比对热流以及热机功率和效率的影响。研究表明热机系统存在不可逆的热漏,费曼棘齿.棘爪热机为不可逆热机,热漏的存在使得热机的效率远远小于卡诺效率。