本文针对水陆两栖用柴油机大功率跨度顺序增压系统切换过程中出现的发动机掉功率甚至熄火等问题进行深入研究。对目标顺序增压系统的匹配方案进行优化改进并提出切换稳定裕度的计算方法。具体措施为建立一套GT-simulink大跨度柴油机顺序增压系统稳瞬态仿真模型，并基于现有模型进行初步标定，开展发动机扭矩特性与负荷特性之间不同匹配方案对顺序增压系统性能的影响研究，分析了匹配裕度对顺序增压系统切换运行动态的影响因素，得出了顺序增压系统上下行切换过程中受控增压器的涡轮压气机两端执行机构的响应速度和供油量等的控制策略，确定了发动机负荷万有特性切换限制边界条件区域，取得良好预期。

F-T柴油是一种很有前途的柴油发动机替代燃料。由于F-T柴油粘度低且不含氧，在本研究中，我们在F-T柴油中添加了生物柴油，以增加F-T柴油的粘度和氧含量。在本研究中，采用定容燃烧弹研究了在F-T柴油中添加不同比例（体积百分比为20%和50%）的生物柴油对喷雾不稳定性的影响。试验结果表明，在F-T柴油中添加20%的生物柴油其喷雾形态最稳定，燃料液滴分布均匀，雾化效果较好。而纯生物柴油的喷雾边缘褶皱和凸起最多，喷雾边缘破碎雾化强烈。

为探究庚酸甲酯的燃烧和排放特性，以柴油为基础燃料（记为D100），分别与能占比为10%和20%的庚酸甲酯（记为MH10D和MH20D）在一台电控高压共轨柴油机上进行双燃料燃烧实验，在主喷时刻、主预喷间隔角以及转速固定的条件下研究不同负荷以及废气再循环率（EGR）下的燃烧和排放性能。研究结果表明：在中高负荷下各燃油缸内压力由高到低分别为：D100＞MH20D＞MH10D，随着负荷的增加，MH20D与MH10D的缸压曲线与D100更加接近，燃料之间的压力差距减小；EGR率由0提高至12%时MH10D，MH20D，D100的缸压峰值分别降低了0.34MPa，0.31MPa，0.25MPa,瞬时放热率峰值分别降低了4.45%，6.24%，4.46%;三种燃油的缸内温度随负荷增大而升高，在中低负荷下，MH10D和MH20D的缸内温度都低于D100; NOx排放随负荷增大而增大,随EGR的增大而降低；庚酸甲酯的加入有效降低了颗粒物的排放，随着庚酸甲酯能占比的增加，颗粒物排放显著降低。

摘要：为改善桐油粘度大无法直接在发动机上使用的问题，研究了微乳化燃料的蒸发特性与微爆机理，搭建单液滴悬挂式蒸发试验装置对柴油-桐油-乙醇微乳化燃料液滴进行实验，利用高速相机记录D100，D70T10E20和D60T20E20液滴蒸发过程形态和直径的变化，基于MATLAB软件图像处理技术，分析不同环境温度（723K和823K)初始体积（0.4μL和0.6μL）对液滴蒸发过程的影响。实验结果表明：在环境温度723K和823K，液滴初始体积0.6μL的条件下，D100在蒸发初期，归一化液滴直径平方有所增加，之后逐渐减小至蒸发完毕，符合d2定律。在D70T10E20和D60T20E20的蒸发过程中，由于液滴微爆的影响，液滴直径的平方忽大忽小，呈总体减小的趋势；在环境温度723K，液滴初始体积0.4μL和0.6μL的条件下，对于D100，不同初始体积的液滴直径平方变化趋势一致。对于D70T10E20和D60T20E20，液滴初始体积越大，液滴发生微爆的次数越多，首次发生微爆的时间也会提前；在D70T10E20和D60T20E20的液滴蒸发过程中，均观察到了多次连续微爆，微爆的发生会使液滴破碎的更小，改善了燃料的雾化，使燃料与空气混合的更好，进而促进了燃料的燃烧，降低碳烟的排放量。研究结果为微乳化燃料在燃烧装置中的应用提供了数据支撑,对于优化发动机的燃烧具有重要意义。

本文建立4缸柴油机活塞、缸套、机体、连杆、曲轴多柔体动力学，热效应和活塞缸套润滑的多物理场耦合模型。摩擦副的描述采用平均Reynolds方程和GT微凸体接触理论建立的混合润滑模型，热效应采用发动机部件和润滑油的热平衡方程建立的传热模型，多柔体系统采用求解效率较高的绝对节点坐标动力学分析列式。通过耦合模型研究活塞缸套的摩擦学和动力学耦合行为，分析燃气爆发压力通过活塞、润滑油膜向缸套和机体的传递特性，为活塞缸套低摩擦低噪声设计提供依据。

光流法是一种可以从各种连续的图像中求解速度场的测量技术。该技术可以求解得到与原始图像具有相同空间分辨率的二维速度场且不需要示踪粒子，因此在燃烧诊断领域具有很好的应用潜力。基于Horn-Schunck光流法亮度守恒和全局光流平滑两个假设，将二维光流测速法拓展为三维光流测速法。为了定量评估三维光流法的精度，基于给定的速度场生成了不同的样本。实验结果表明：当图像中的位移较小时，通过三维光流测速法可以计算得到可靠的三维速度场。而当位移增大时，计算结果的误差也随之增大。为了解决这个问题，选择了一种基于Bootstrap重采样原理的误差估计方法，它能估计图像中每个点的计算结果的误差大小。因此可以用来识别所有点计算结果的可靠性。

舷外机作为一种应用广泛的动力推进装置，因安装在舟、艇尾部艉板处而得名。然而因其竖轴的布置形式和非均匀性做功，容易诱发轴系及齿轮副的疲劳失效甚至断裂。为保证柴油舷外机动力总成的安全可靠运行，首先建立发动机-螺旋桨动力系统轴系非线性动力学模型，从固有频率与共振的角度分析其振动特性。其次，以某型三缸柴油舷外机为例，在专门的试验台架上进行测试，对所建模型比对结果，验证模型的正确性，并结合振动特性给出改进建议。结果表明，整体误差较小，均在6%以内，其中发动机端和螺旋桨端均方根误差值分别为1.42%和0.06%。

在传热领域，热交换器作为保证大功率设备热平衡的重要部件，传统CFD模拟消耗了大量时间和计算资源。本文应用并验证了人工神经网络（Artificial Neural Network）算法，来预测具有不同高度凸起的换热通道的热性能。利用729个不同凸起高度的CFD模拟结果的数据集作为数据阵列，建立一个高精度的机器学习预测模型。结果显示，各种通道的传热系数得到了精确的预测，以ANN为代表的机器学习算法被证明适用于传热领域。此外，本文分析了不同位置凸起对传热系数的影响，结果表明，越靠前的凸起对壁面传热系数影响越大，而通道整体凸起高度均匀性对传热系数的影响也越大。

本研究采用单通道计算模型简化散热器热传递，通过数值模拟比较了10mm标准、2mm高密度和非均匀锯齿翅片。结果表明，翅片长度越小，换热效果越好，但压力损失也增大。然而，非均匀锯齿翅片，采用入口密集和出口稀疏的设计，与原翅片相比，换热量提高了6.63%，压力损失增加了35.1%。当质量流量和加热壁面温度升高时，2mm高密度翅片的压力损失显著增大，而所有设计的换热量变化趋势保持相似。这些发现为优化散热器设计提供了关键指导。

缸盖螺栓的紧固程度将直接影响发动机的可靠性，在不同的拧紧工艺下，螺栓紧固时的预紧力也不同。本文通过Abaqus软件建立缸盖螺栓的有限元模型，研究不同初始扭矩的扭矩转角法对缸盖螺栓最终预紧力影响的规律，通过定义预紧系数z，推导出初始扭矩与拧紧转角的线性关系式，并分析了拧紧转角的大小对螺栓最终预紧力误差的影响。结果表明：螺栓初始扭矩的大小对最终预紧力的影响较小。在螺栓总拧紧角度不变的情况下，螺栓的初始扭矩与拧紧转角成反比。在扭矩转角法的拧紧工艺中，扭矩加载阶段预紧力增值的平均误差值为4.85%，转角加载阶段预紧力增值的平均误差值为4.44%，在总旋转角度不变的情况下，转角加载阶段的拧紧转角每增加5°，螺栓最终预紧力的误差值减小0.016%。