针对考虑气体力作用下涡旋压缩机传动系统动平衡优化设计,建立数学模型分析气体力及其标准偏差最小时的结构参数,应用Pro/E软件建立传动系统三维实体模型,采用Adams软件对涡旋压缩机进行传动系统动平衡的多目标优化,优化结果表明：切向气体力是影响涡旋压缩机传动系统动平衡的主要气体力;平衡块的结构参数是影响传动系统动平衡主要结构参数;考虑气体力作用二个平衡块应采用非对称布置。优化后传动系统动平衡综合性能有明显提高,实例证明优化方法切实有效。

通过建立气动模型并进行联合仿真,探讨了气缸低速爬行现象和系统定位误差的来源,具体分析了气源压力、负载质量、摩擦力差值对气缸爬行的影响。采用单神经元PID控制算法和叠加颤振信号的方法,代替传统PID控制。结果表明气源压力大、负载质量小、动静摩擦差值小时有利于阻止系统的爬行;采用单神经元控制和叠加颤振信号的方法解决了系统的低速爬行问题。仿真证明系统定位精度由±0.61mm提高到±0.25mm,为低速阶段气缸平稳运行提供了较理想的控制策略。

以漂浮基n关节空间机械臂系统为研究对象，建立了系统动力学一般方程，并分析了机械臂与浮动基体之间存在的动力学耦合关系，进而提出了一种系统非完整性判定方法。该方法通过选择基体姿态速度变量和机械臂关节角速度变量构成系统的独立状态变量，构造系统状态方程，并对系数矩阵做出适当的分解，可以证明系统状态解空间是一个不满足对合性的变矢量域分布。最终，通过弗罗贝尼乌斯定理判定定理证明系统的非完整性。在仿真过程中，以闭合关节路径为输入条件，来观察基体姿态输出的变化情况，发现基体姿态变化曲线并不是闭合的，再次证明了系统的非完整性。

采用基于滑移网格模型的三维非定常数值模拟方法,对NREL Phase Ⅵ风力机在轴流工况下的气动性能进行计算,并与参考文献提供的实验值进行比较,验证了方法的可靠性。然后对该风力机在偏航工况下的尾迹结构和气动性能进行计算,结果表明：偏航工况时,风力机尾迹呈现明显的偏斜特性,且尾迹区的速度恢复比轴流工况慢;旋转周期内,叶片根部和中部受偏航入流的影响较大,导致叶片表面压力变化较大且吸力面流动分离严重,而叶尖区域受偏航的影响较小。计算结果能够为研究风力机的动态失速以及风场中风机群的优化布置等问题提供指导。

皮碗是芯轴式清管器上的重要组件,皮碗需要具备密封流体形成驱动力、刮削管壁完成清洗并推动污垢前行等功能。文章分析了三种常见有唇皮碗的受力,建立了它们的力学模型;以针对(mm)管道的皮碗为研究对象,建立了皮碗的二维有限元模型;分别计算分析皮碗在不同唇长和不同工作压差时的最大接触应力、接触长度及接触应力分布规律;得到了皮碗在不同唇长和工作压差时皮碗的相关性能的变化规律。研究结果为实际工作中皮碗的选型与设计提供了理论依据。

碰摩故障下的转子系统为高维非线性系统，为提高数值模拟的效率，减少仿真精度损失，对比标准Galerkin法（SGM）、非线性Galerkin法（NGM）和特征正交分解法（POD）对碰摩故障下的高维转子-滚动轴承系统降维的适应性。利用Runge—Kutta方法对原系统模型和降维模型在典型工况ω=1500rad／s时进行数值仿真，对比分析轴心轨迹图。结果表明：在较大碰摩间隙下，SGM、NGM以及POD法均能有效应用于系统的降维，但NGM和POD优于SGM法；在较小碰摩间隙下，非线性碰摩力增大，SGM与NGM降维方法失效，而POD法依然有效，其在处理碰摩故障下高维转子系统的强非线性问题时要优于SGM和NGM。利用POD法对碰摩故障下的高维转子系统进行降维处理，在保证仿真精度的同时能提高数值模拟的效率。

喷油孔直径是影响柴油机排放性能的关键因素之一,虚拟技术已经成为解决该问题的重手段。在一台高压共轨直喷国Ⅳ柴油机上,研究了喷油孔直径变化对柴油机燃烧、排放性能、经济性及动力性的影响规律。结果表明,减小喷油孔直径可形成细小的油滴,缸内湍流动能变大,提高混合质量,同时缸内压力和燃烧温度增加,NOx排放恶化,而Soot排量减少;喷油孔直径减小使得燃油消耗率先增大后减小,扭矩则是先减小后增大,喷油孔直径为0.17mm时经济性和动力性最差,是因为孔径较大造成混合气不均匀及燃烧较差,使得缸内温度和爆发压力低。

针对热镀锌合金化炉冷却段冷却效果不佳的问题,采用数值模拟的方法对喷雾冷却装置进行传热优化。建立了单喷嘴喷雾冷却系统的物理模型和数学模型,利用FLUENT软件对喷雾区非稳态雾化场和温度场进行仿真分析,探究不同条件下雾化场液滴的分布、液滴速度和液滴直径的分布规律以及在钢板冷却过程中壁面温度的分布特征。结果表明,在滞止点以外的喷雾区域,液滴的分布更加均匀,并且液滴速度也更大。从喷雾中心区域到边缘区域,液滴的平均直径在不断减小。壁面的温度分布呈非线性变化,随着时间的增加,温度不均匀性减小。本研究所得结论为喷雾冷却的具体应用提供了理论基础和技术指导。

为加强焦炉气的利用,减少资源浪费,利用AVL-FIRE软件对焦炉气缸内直喷型发动机进行建模,模拟不同喷射时刻对于该类型发动机燃烧过程及排放的影响,以确定焦炉气的最佳喷射时刻。结果表明：在相同燃气喷射量与喷射持续期下,最佳喷射时刻出现在进气门关闭后开始喷射且点火前结束喷射期间。最佳喷射时刻使得缸内混合气形成均匀,燃气浓度与湍流强度分布有利于加快火焰传播速度,实现稳定燃烧,提高缸内压力,降低NOx排放,过早与过晚喷射均会降低发动机动力性能。

喷管作为纳米石墨片喷射成型过程中核心部件,其结构设计合理与否对纳米石墨片喷射速度以及汇聚特性有重大影响。在微粉喷射成型圆形截面喷管结构的研究基础上,对其直管段进行了改进,以椭圆形变截面或矩形变截面代替原有的圆形截面,并采取数值模拟方法分析了上述三种喷管对于微粒喷射速度及其分布范围的影响,研究表明,椭圆形变截面打印喷管效果要明显好于矩形变截面和圆形截面喷管,最后通过实验研究验证了数值模拟结果的正确性。