蛇形液冷板作为一种有效的设计，经常用于电池热管理中。在此基础上，对一个在蛇形通道上增加椭圆形凹槽和副通道的新型蛇形液冷板的参数进行优化，最终得到其综合性能最优的参数组合。在对影响因素的显著性分析中，通过正交实验数据的极差和方差分析，得到单因素对评价指标的影响规律。结合响应面法研究分析参数交互作用对评价指标的影响。对参数进行多目标优化，采用二次多项式响应面模型来建立电池液冷系统的模组内电池平均最大温差（ΔTavg）、泵功（Pw）和冷却效率系数的倒数（1/jw）三者之间的近似模型。采用NSGA-Ⅱ对D,d,n,v参数进行进一步优化。优化后的ΔTavg减小10.07%，Pw减小8.11%，jw增加3.90%，液冷板整体性能提升。

煤制油的含硫量较低，并且与柴油相比，其芳烃含量更低，因此在发动机中应用可以有效降低NOx和颗粒物的排放。煤制油可以由煤炭通过化学方法加工而成，在我国多煤少油的环境下，利用煤制油技术能有效缓解我国的能源安全问题。但是，煤制油的十六烷值较高，因此反应活性极强，这使得其燃烧剧烈，容易导致发动机发生震动以及碳氢排放增加。而碳酸二甲酯作为一种清洁低碳燃料，其十六烷值较低，与煤制油混和能够有效降低煤制油的反应活性和增强发动机性能。本文在自行搭建的发动机台架上，分析了不同碳酸二甲酯掺混比例以及在不同喷射策略下，碳酸二甲酯/煤制油混合燃料对发动机燃烧性能和排放特性的影响。 碳酸二甲酯分别以总体积的10%、20%和30%的比例与纯煤制油混合，制成三种混合燃料（MT10、MT20、MT30）用于柴油机燃烧，并和纯煤制油（M100）燃烧对比分析。图1显示了两种喷射策略下的污染物排放特性，添加碳酸二甲酯使得混合燃料的燃烧持续期延长和有效热效率增加，并且有效热效率最大提升约11.19%。此外，由于碳酸二甲酯具有较高的含氧量，因此，促进了燃烧产物的氧化，使得CO和Soot的排放显著降低，其中，CO的排放量降低了约40.56%，而Soot的排放量则降低了约77.14%。 与单次喷射相比，采用预喷策略能够有效提高柴油机的性能，其中，最大缸内压力明显增加，且排放物得到较大的改善。随预喷间隔的增加，缸内最大压力增大，燃烧持续期延长，瞬时放热率峰值增加，同时Soot的排放量降低，总颗粒数浓度减少，且NOx排放增加幅度较低。特别是当碳酸二甲酯的掺混比例为30%且预喷间隔为15 °CA时，Soot的排放降低了约30.78%，并且NOx的排放仅增加了约4.70%。图2显示了Soot排放量随碳酸二甲酯比例和预喷间隔的变化云图，由图可观察到Soot排放的变化趋势，初步找到合适的混合比和预喷间隔。图3显示了总颗粒物浓度随预喷间隔的变化，在较小预喷间隔内，颗粒物的直径逐渐向中径靠拢并且数量不断减少。 随着预喷比例增加，主喷燃烧的放热更加接近上止点，着火延迟期和燃烧持续期缩短，最大缸内压力增加，同时，CO、THC和Soot的排放降低。当掺混30%的碳酸二甲酯且预喷比例为20%时，最大缸内压力增加了约7.58%，CO、THC和Soot的排放分别降低了约8.13%、10.12%和49.01%。图4显示了不同模态颗粒数量及比例随预喷比例的变化规律，随着预喷比例的增加，总颗粒物浓度减少，核态和聚态颗粒物都有降低的趋势。 可以知道，煤制油与碳酸二甲酯掺混可以有效改善发动机的Soot以及颗粒物的排放，特别是在结合预喷策略的情况下，使得发动机性能以及排放得到进一步改善。

以某非道路高压共轨柴油机为研究对象，建立了柴油机装配体的耦合模型，根据缸套工作失圆变形特征设计了锥形、喇叭形、瓶颈形、纺锤形、椭圆形五种缸套预补偿方案，利用有限元仿真方法计算了热机状态下不同缸套预补偿方案的缸套型线；建立了活塞及环组动力学模型，应用多体动力学分析方法，研究了不同缸套预补偿形状及对密封磨损性能的影响，并提出了一种缸套预补偿结构参数设计方法。结果表明：椭圆度为15μm的椭圆形缸套对窜气总量、机油消耗量分别减小了65.47%、34.25%；锥度为15μm的锥形、喇叭形、瓶颈形、纺锤形缸套对活塞裙部摩擦损失功分别减小了28.03%、17.96%、36.01%、30.12%；活塞二阶运功、密封性能随着锥度的增加而恶化，随着椭圆度的增加有明显的改善；反之，摩擦性能随着锥度的增加有所改善，随着椭圆度的增加有明显的恶化。对于纺锤形椭圆形复合缸套，可以确定锥度在20~25μm、椭圆度在15~20μm时，能够同时使活塞-缸套摩擦副密封/磨损性能得到改善。

加装动力电池对提高综合电力推进船舶营运能效，实现节能减排具有重要意义，然而较长的投资回报周期限制了动力电池在大型船舶上的应用。为此，本文以“爱达·魔都号”邮轮为研究对象，基于其母型船在某航次的航行数据计算该航次航程内船舶电力负载功率，提出一种动力电池容量配置与能量管理联合优化方法，旨在缩短动力电池投资回报周期与船舶营运能效。在优化过程中，建立以发电机组输出功率约束与动力电池容量约束等条件下的最小船舶能效营运指数为目标函数，以初始的动力电池容量配置及各个发电机组输出功率为优化变量，提出一种基于全局最优算法中的动态规划的船舶能效优化方法。最后，通过计算动力电池的容量损失成本与燃油节约成本给出了投资回报周期，并与基于规则的能量管理系统进行了对比。结果验证了本文所提方法在提高船舶营运能效并缩短动力电池得到投资回报周期上的有效性，该研究可以为大型船舶动力系统节能减排提供参考。

氢气循环泵的性能是影响车用燃料电池的系统效率和质子交换膜的使用寿命的重要因素之一。氢气循环泵包括罗茨泵、爪式泵和涡旋泵等，其中罗茨泵工况适应性强，可靠性高且成本低，具有较好的应用前景。然而罗茨泵目前还存在叶尖泄漏、泵送效率低和运行不平稳的问题。为解决该问题，本研究通过三个独立参数显式地对密封线进行参数化，提出了一种根据密封线逆向生成的三叶罗茨泵转子型线；建立了罗茨泵的三维瞬态数值模拟模型，将关键帧网格重构技术的时间步长自适应化，并对数值模型进行了充分验证。分析了罗茨泵出口压力波动、叶尖泄漏流量及出口质量流率等性能和转子型线表面形态之间的关系。

因来源广泛，价格低廉，燃烧排放物污染小且具备碳中和属性等优点，甲醇作为内燃机的替代燃料受到了广泛的关注。同时，相对趋于成熟的柴油喷雾理论对于甲醇高压燃料喷射理论分析有着重要的参考意义。基于甲醇高压喷雾光学测试实验，运用柴油喷雾贯穿距、喷雾锥角、喷雾投影面积和喷雾体积的预测经验公式，计算出高压甲醇喷雾的相关参数，并与实验测得甲醇非蒸发喷雾特性数据对比，进而确定适用于甲醇高压喷雾特性的预测经验公式。在此基础上，结合Inagaki的喷雾特性相似理论，在不同相似比（小型发动机和大型发动机的缸径之比,其值与喷孔直径之比相同）条件下开展了柴油喷雾相似理论在甲醇高压喷雾分析中的应用适应性评估。结果表明，不同喷孔直径、不同喷射压力条件下，Wakuri经验公式对于甲醇喷雾贯穿距的预测精度最高（平均相对误差为4.31%），Inagaki经验公式对于甲醇喷雾锥角的预测精度最高（平均相对误差为2.63%），通过修正经验公式中的常数可实现甲醇高压喷雾投影面积和喷雾体积的准确预测，误差可分别减小到1.73%和3.55%。相似理论方面，在符合相似条件的边界条件下，对于喷孔直径为0.12mm和0.15mm的甲醇高压喷雾，柴油喷雾相似理论对甲醇高压喷雾贯穿距和喷雾锥角的相似性分析具有较好的适应性。然而，在符合相似条件的边界条件下，喷孔直径为0.12mm和0.18mm时，因为相似比较小，缩放后的甲醇高压喷雾相关参数差异增大，相似理论不再适用。上述结果可为不同缸径、不同功率段的缸内直喷甲醇发动机的开发提供理论依据。

精密偶件是高压共轨系统中的关键零部件之一，精密偶件之间的间隙值更是关键零部件的关键参数，对精密偶件的间隙测量一般都使用进口气动量仪，但气动量仪的测头属于易损件，因此进口气动量仪的使用成本较高。为此，对比分析了国产和进口气动量仪在测量偶件间隙时的精度差别，通过对国产和进口气动量仪进行测量系统分析，确定了国产气动量仪的重复性和偏倚是测量误差的主要来源，为此通过缩小公差和补偿偏倚的方法实现了国产气动量仪对进口气动量仪的替代，不仅能保证偶件间隙的测量精度，而且大大降低了偶件制造过程的成本。

石榴石型固态电解质Li7La3Zr2O12（LLZO），因其对金属锂负极稳定，离子电导率较高、热稳定性好等优点，有望直接应用于下一代高安全性、高能量密度的全固态电池；当前，尚未有成熟的制备方法实现LLZO固态电解质的大规模商业化生产。LLZO拥有四方相和立方相两种晶型，相比于四方相，立方相的离子电导率更高，但在室温下不稳定，需要掺杂过价元素来稳定其立方结构。火焰喷雾热解法是一种新型纳米材料的制备方法，具有设备简洁、粒径均匀、连续生产和易于工业化放大的优点，有可能实现LLZO固态电解质商业化生产。为了补偿火焰喷雾热解法制备LLZO过程中的锂损失，通常需要在前驱液中添加30%-50%的锂过量，显著增加了LLZO的制备成本。为了降低锂损失，提出了一种基于火焰喷雾热解方法的两步合成方式制备Al掺杂LLZO。首先，利用火焰喷雾热解法将按化学计量比溶于去离子水中的La(NO3)3、ZrO(NO3)2、Al(NO3)3热解合成无锂金属氧化物前驱体(LZA)，其次，再将该无锂金属氧化物前驱体与Li2CO3混合均匀并煅烧得到LLZO粉末。借助X射线衍射(XRD)对比了煅烧温度、合成步骤对LLZO粉末结构的影响。实验结果表明，采用基于火焰喷雾热解方法两步合成的方式以10%的锂过量成功制备了立方相LLZO；煅烧温度是合成立方相LLZO的关键，随着煅烧温度的上升，产物的晶相从四方相LLZO逐渐转变为立方相LLZO，最终在1050℃煅烧得到立方相LLZO粉末；对金属氧化物前驱体LZA进行900℃、12h的热处理后制备得到的立方相LLZO与未经热处理的LZA制备的粉末相比，其结晶度明显提升。

分析精度要求较高的针阀锥面（如图1）角度及两锥面交线的测量方法。基于测量精度较高的轮廓度仪及影像仪两台设备，首先通过测头的选择、测量速度、光亮强度等参数的分析选择，拟合出一条存在一定测量点数或测量长度的最接近针阀三锥面的二维轮廓；然后对测量轮廓进行评价，先通过测量轮廓的轮廓点拟合评价直线，确保每次参与评价直线位置一致，再通过采用多次测量的方法保证测量的精度。最后对两台设备进行对标分析。经过试验，轮廓度仪及影像仪测量角度及交线直径的精度满足要求Cg≥1.33，设备的稳定性满足要求，对标中发现两台设备在角度测量时存在偏差，以重复精度更高的轮廓度仪为准进行补偿。基于两台设备的测量方案，能够为有高精度要求的较小锥面的角度测量，及角度差较小的两锥面交线的测量提供思路及方法。

由于船用双燃料发动机双喷油器空间布置有限、结构复杂，本文在船用中速机上探索了一种新型甲醇-柴油同轴分层喷射技术，从理论层面探索不同能量比柴油对甲醇燃料燃烧以及排放的影响。结果表明，甲醇-柴油同轴分层喷射喷入不同能量比柴油均可实现与原机同等功率输出；此外，提前喷射柴油燃料，可在喷射甲醇燃料之前，缸内形成更好的活性氛围，促进甲醇燃料被引燃并快速燃烧放热；同轴分层喷射引燃模式促进了甲醇燃料的燃烧，且相较于原机有较高的指示热效率；并且相较于原机，双燃料分层喷射会引起缸内NOx排放增加，但缸内HC、CH2O含量均有明显降低。