针对垂直轴风力机的气动性能及其控制问题,以计算流体力学为基础,对H型垂直轴风力机分别进行二维和三维模拟,并利用实验数据对模型结果进行验证,发现二维模拟时k-εRealizable模型表现更好,三维模拟时则k-ωSST模型更佳。同时,对旋转过程的流场特征进行分析。此外,利用试验验证变量泵-定量马达型液压传动方案的可行性,并以Fluent模拟所获取的风力机特性曲线作为建模参考,采用AMEsim建立变量泵-变量马达液压传动仿真系统,分别通过变量泵、变量马达、蓄能器三环节控制实现了最大功率追踪、极端风况下的限速运行以及变风速下的恒转速输出,相比原有系统更具高效性和可靠性。

针对给水泵变频改造可能出现的振动过大、轴系断裂等安全性问题,建立了给水泵转子-齿轮-前置泵转子轴系的多段集中质量模型,并利用ANSYS建立轴系有限元模型,分别利用传递矩阵法和有限元法计算轴系的扭振固有频率和振型;根据计算结果确定轴系的危险截面;利用MATLAB/Simulink建立详细的变频调速系统模型,并对高压变频器输出谐波进行仿真,作为水泵轴系扭振故障的扰动源;最后利用建立的有限元模型,计算由于变频器输出谐波造成的轴系危险截面扭矩响应,并结合本文拟合的危险截面S-N曲线得到轴系疲劳寿命损耗值。结果表明：采用齿轮联接方案时轴系的危险截面分别位于给水泵联轴器前端和前置泵轴叶轮前端位置,由于变频器谐波造成的轴系扭应力较小,分别为5 MPa和1 MPa,远低于危险截面部位的疲劳极限50 MPa,不会使转子出现寿命损耗。

对于风机传动链的建模,两质量块模型与三质量块模型并不完全适合扭振的研究。文中基于传递矩阵法结合风机含有复杂分支这一结构特点提出了一种新的轴系扭振建模方法,该方法将传递链分为几个模块,并分别用规范的矩阵式表达,最后利用矩阵运算将各支路统一起来,结合边界条件求得剩余扭矩量。针对求解剩余扭矩方程中出现的异号无穷型奇点,提出了解决的技术途径。结合并使用MATLAB编程,提高运算精度,结合算例（某1.5MW机组）证明该方法的实用性和准确性。