固体氧化物燃料电池（SOFC）具有高效、清洁、效率高的特点，适用于热电联产系统（CHP）。目前SOFC-CHP系统主要以甲烷为燃料，为了提高系统效率，考虑在甲烷中掺混氢气的可能。本研究建立了以甲烷掺混氢气为燃料、使用外部蒸汽重整的SOFC-CHP系统模型，模拟研究了不同氢气掺混比例对系统性能的影响。结果显示，在甲烷中掺混氢气可以有效提高系统效率，系统热电联产效率提高了17.152%，并且能显著增加系统热回收。此外，随着氢气掺混比例增加，SOFC电堆阳极入口气体中氢气浓度增加，一氧化碳、二氧化碳和水蒸气浓度下降，电堆电流密度下降，电压升高，但电堆效率下降。

共轨燃油喷射系统作为第三代柴油机电子控制系统，已经在中大型车辆上广泛应用。电子喷油器作为共轨系统的核心部件，它的响应行为是影响喷油特性和工作稳定性的关键因素。为了揭示针阀响应特性和喷油特性受喷油器不同参数影响机理，以某款共轨系统二通电子喷油器为对象，建立了喷油器针阀运动、开启关闭临界压力的数学模型和喷油器Hydsim仿真模型，分析了喷油器结构参数等参数对响应和喷射特性的影响规律。结果表明，适当增大泄油孔流通面积、减小控制腔活塞直径、减小针阀导向体直径可以有效改善针阀瞬态响应特性。同时根据仿真结果对该喷油器进行了结构改进优化，结果显示，结构改进之后，喷油器的动态响应特性得到提高，燃油雾化有所改善。

针对大缸径天然气发动机燃烧特性，通过数值模拟，研究了不同形状结构的燃烧室和压缩比对燃烧特性的影响。结果显示，燃烧室形状对缸内湍动能分布没有明显影响，但影响平均湍动能值；使用缩口型燃烧室时，缸内湍动能最低，发动机经济性、动力性最差。增大压缩比会降低缸内平均湍动能值，但对优化缸内湍动能分布有显著作用；随着压缩比增大，发动机燃烧速度加快，动力性、经济性提高。

基于平均雷诺方程、微凸体接触模型、微弹流等模型，再综合考虑活塞-缸套组件摩擦副表面纹理类型和粗糙度大小的情况下，建立活塞环-缸套润滑与摩擦计算模型，分析缸套-活塞组件表面纹理类型和表面粗糙度对润滑特性的影响。研究发现，当转速升高时，摩擦功耗会随之升高，从而影响发动机效率；活塞环采用横向网纹缸套采用纵向网纹的组合能够减小窜气量的同时拥有较低的摩擦功耗；综合粗糙度一致时，采用活塞环表面粗糙度低于缸套表面粗糙度，能有降低摩擦耗功。

电控喷油器各部件受机、电、液多物理场耦合作用，不同结构参数作用规律复杂，影响了循环喷油量的一致性，而降低循环喷油量波动对提升柴油机经济性和排放一致性有重要意义。高速电磁阀作为电控喷油器的核心部件， 其响应速度决定了喷油器内的高压燃油是否能快速泄压和建压，动态特性直接影响喷油规律。为了探究喷油器内部结构参数与喷油器性能之间的关系，基于功率键合图理论建立了高压共轨系统电控喷油器数值计算模型，采用量化分析的方法，通过改变共轨管压力，得到在喷油器不同工况下，进油节流孔直径、出油节流孔直径、电磁阀运动件质量、电磁阀弹簧预紧力、电磁阀最大升程、针阀腔直径和针阀最大升程为影响高压共轨系统循环喷油量波动、针阀开启时间和针阀关闭时间的关键结构参数；编程计算后处理得到关键结构参数对喷油器性能的影响规律。

随着正丁醇作为内燃机化石燃料的可靠替代品应用的日益普及，研究正丁醇的燃烧和排放行为具有重要意义。在本研究中，提出了正丁醇的简化机理，包括56种物质和196个反应。通过解耦法，该机理由正丁醇骨架机理、半详细的C2/C3机理和详细的H2/C0/C1机理组成。根据灵敏度和ROP分析，优化了反应速率常数，以提高机理的预测能力。根据激波管和RCM中点火延迟、JSR中物种浓度和层流火焰速度的实验数据，广泛验证了本机理。结果表明，该机理能够以令人满意的精度模拟着火性能。

针对某型号直喷柴油机，建立了该柴油机中单缸完整燃烧室及气道三维模型，使用三维计算流体力学分析软件CONVERGE对其进行模拟计算。研究了多工况下正丁醇掺混比例对柴油机燃烧排放的影响，结果表明：额定功率工况时，正丁醇掺混后，峰值缸压明显增加，碳烟及一氧化碳排放量明显减少，氮氧化物排放量小幅增加；最大扭矩工况时，正丁醇掺混后缸压和温度略有增加，碳烟、氮氧化物和一氧化碳均有降低，氮氧化物变化不大；怠速工况时丁醇掺混后各项参数变化较小。

通过将质子交换膜燃料电池和氢内燃机组成混合动力系统，实现相比单独使用质子交换膜燃料电池系统成本降低49.13%的同时，相比单独使用氢内燃机系统在大负荷段最高效率提升近1.5%，小负荷段效率大幅提升。通过对系统的简化分析实现对该系统实时功率分配算法的初步探索，可使用于嵌入式微处理器中实现系统控制。

通过建立发动机一维性能仿真模型，分别计算研究了背压波动幅值、波动周期以及时均值这三个主要波动特征对柴油机性能响应特性的影响并分析其背后的机制。结果表明，背压波动工况下，性能参数呈现非定常响应特性；随背压波幅上升，功率迟滞环呈现外扩趋势，其波动幅值和非定常度等比例上升，非定常特性增强；随波动周期减小，性能参数迟滞环均由狭长状逐渐变得膨胀饱满，非定常度在5s周期时为40s的2.97倍，表现出更为强烈的非定常效应；增压器瞬态响应是波动背压工况下迟滞响应特性产生的主要来源，并在周期的影响机制中起到关键因素；随时均背压上升，增压压力迟滞环逆时针旋转，非定常效应逐渐弱化。研究为波动背压工况下发动机运行控制策略提供了借鉴意义。

通过流-固耦合的数值仿真方法，研究验证并分析了船用低速机缸盖100%工况下热负荷规律。结果表明：缸盖冷却水最高温度为78℃，平均换热系数为12000W/(m2·K)；缸盖最高温度为337℃，出现在排气阀座接触区域；最大热应力为393MPa，出现在喷油口周围；最大热变形为0.239mm，出现在上部外侧与空气接触区域；仿真结果与实际测量值相比误差较低，仿真结果较为合理；缸盖燃烧室内壁仍有区域温度较低，100%工况下缸盖仍有较大许用应力余量，可适当提高低速机功率密度，降低低温腐蚀风险。