压缩空气广泛应用于工业生产，但产生压缩空气的效率不高，成为气动系统效率低的主要原因。应用喷雾直接冷却压缩空气以降低压缩能耗，提高气动系统效率，达到节能减排的目的。分析了空气压缩方式、压缩机空气入口温度、喷雾颗粒和不同比体积对压缩机能耗和节能效率的影响。通过计算分析，在喷雾比体积下，采用喷雾直接冷却压缩空气，节能效率最高能达到38．8％，喷雾冷却压缩空气为压缩空气节能提供了一种有效的方式。

针对火力发电厂110MW冷凝器蒸汽回流回路等微型管道的检测和维护问题，研制了一种具备柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人，设计了柔性动力传输系统，实现了机器人的驱动源外置和动力的柔性长距离传输。建立了微型管道机器人在直线管道、弯曲管道的运动学分析和驱动力分析模型，为驱动力外置提供了控制依据。在管径为70mm的复合管道的实验研究表明：该气压驱动微型管道机器人在柔性软轴的作用下，可以有效地获得来自外置动力源的驱动力，能够实现在具有任意曲率半径的微型管道内部行走。

为优化气动发动机设计，提高气动发动机的工作性能，在一台由四冲程汽油机改装的二冲程气动发动机上进行了详细的台架试验。提出一个评价气动发动机性能的新指标——气动发动机平均有效压力和缸内平均压力的比值。采用铜、铝和尼龙三种材料制作相同尺寸的配气滑块进行试验，结果表明配气滑块的质量，对气动发动机动力性有影响。对进气持续角为128°、143°和156°的尼龙材料配气滑块进行试验，试验结果表明增大进气持续角可以提高压缩空气的膨胀效率。在三种不同压缩比的状况下进行了气动发动机试验。试验证明在传统内燃机的基础上改装气动发动机时，增大发动机压缩比，会降低压缩空气的膨胀效率。

为研究新的雾化方式并将其应用于实际的油雾润滑系统中,针对流体动力式超声波喷嘴,设计其雾化性能测试系统。通过测量喷嘴产生的油雾浓度和喷嘴的流量,研究喷嘴在不同进气压力、进出口压差时的雾化性能。研究结果表明：随着喷嘴进气压力的增大,油雾浓度先增大后减小,喷嘴流量先增大后趋于恒定,喷嘴的进口压力最佳值为0.5 MPa;增大喷嘴进出口压差可以明显地提高油雾浓度和喷嘴的流量,喷嘴的雾化性能得到显著提升。

页岩气开采过程中，井下管路内气体与管路的耦合作用，会引起管路振动，这是此类管路振动失效的主要原因。管路振动响应特性与井下管路长度、气体流速及压力等参数有直接关系，因此，研究这些参数的影响对揭示页岩气管路振动规律，提高井下管路安全性及寿命有重要意义。针对页岩气井下管路，在ADINA软件平台中建立有限元分析模型，进行振动模态分析，研究管路长度、气体流速及压力对管路气固耦合振动特性的作用规律。研究结果为页岩气井下管路振动实验研究提供理论指导，同时为气固耦合振动特性研究奠定基础。

针对呼吸类疾病患者的呼吸状态监控需求，设计提出一款可穿戴呼吸测量系统。该系统基于热式流量传感器，可实现呼吸信号的采集，系统可穿戴，易于推广普及；采用基于线性回归的标定算法，可自动识别数据阶次，选择拟合曲线，提高测量精度；验证了测量系统设计方案的可行性，对比了不同方案下传感器的输出结果，并进行实际呼吸测试；提出一套人体呼吸特征参数计算方法，可获得呼吸频率、潮气量等肺容量参数，以利于后续医疗分析。实验表明，该呼吸测量系统可以解决人体呼吸状态的实时监控问题，在呼吸医疗领域有较好的应用前景。

根据系统需求研制高压空气减压阀，并依据标准规范开展了动静态密封性能、调压性能、压力特性、流量特性等试验，试验表明阀门在减压、调压稳定性、流量等性能方面均可满足系统需求。同时根据相关手册对减压阀流量进行了计算分析，发现计算结果与工程经验差异较大，针对该问题进行了分析及试验验证。另外，针对该阀在使用过程中多次出现出口压力持续上升的故障问题，结合其结构及密封特性，进行故障分析研究，并提出了针对性改进措施。

针对航空发动机在翼清洗过程中射流雾化液滴进入风扇级的运动过程，对其在飞机进气口处的运动特性进行研究。通过航空发动机内气液两相流场以及射流的数值模拟，获得了液流运动和液滴传质传热特性。分析结果显示进入风扇级后液流速度不受喷嘴输入压力的影响；液滴的尺寸越小，经过风扇级后温度和质量损失越大，500μm液滴的温度和质量损失很少，而50μm液滴降温幅度大，质量损失较明显。为飞机发动机清洗系统的研发提供了理论基础。

为实现高压密闭环境的气体能量收集并提高能量转化效率，提出了一种气流冲击式压电阵列发电机。利用压电材料的正压电效应并结合压电本构方程对压电发电机理进行分析，结果表明在高压气体环境下可采用盘型压电片进行气体能量收集，且压电片外圆周需进行机械夹紧固定。设计并制作了一种压电发电阵列实验样机，搭建了实验测试系统。以高压气体为激励源对不同流量、周期及负载条件的改变进行了实验测试。实验结果表明，峰值电压与流量成正比，随着周期的增加峰值电压有小幅度的增长趋势，压电阵列在电学并联的情况下具有最佳的功率输出性能，当周期为0．8s、流量为200L／min、压力为0．3MPa时最佳的输出功率是0．99mW。

通过研究减振器开阀与畸变特性机理，提出了示功总能量、示功能量比两个减振器能量耗散评价指标。利用LabVIEW平台实现减振器能量特性软件编程，将减振器试件充入不同压力气体，并施加不同速度的激励，得到不同充气压力下的减振器能量特性曲线，利用减振器能量耗散评价指标，分析开阀与畸变特性。结果表明：减振器开阀和畸变影响减振器能量曲线梯度，在一定范围内，随充气压力的增加减振器抗畸变能力增强。