对置活塞二冲程柴油机具有高热效率与高功率密度的优点，适合作为辅助动力装置的动力源。为解决整机多系统优化设计效率低下的问题，提出由总体设计指引多系统优化设计的改进设计流程，缩小了优化计算的搜索空间，可将首次搜索到优选设计方案的计算次数减少25.4%，将优选设计方案的占比提升4.7%。优化计算结果表明，增大有效压缩比与有效膨胀比、提升定容燃烧比例以及降低气口角面值等提升指示热效率的设计方案是以损失充量系数和降低增压比为代价的，决定了提升指示热效率与有效功率的目标是互斥的。基于预定设计目标，最高功率设计方案可实现36.05kW的有效功率，最高效率设计方案可实现51.05%的指示热效率，以两种方案为端点构成优选设计方案线，线上的各方案可满足不同性能需求。

铸造合格率低是制约我国涡轮叶片制造的关键环节，熔模铸造过程中，由于复杂铸件的收缩不均匀而导致铸件尺寸超差报废，本文采用工业CT和三坐标测量铸件和蜡模的尺寸，利用工业CT测量型壳的内腔尺寸。分析了熔模铸造过程每一阶段的尺寸变化，并根据铸件和模具的尺寸建立了基于BP神经网络的结构参数与径向收缩率的预测模型。结果表明，此模型可以很好的预测筒形铸件收缩率，测试样本的预测和实际值收缩率平均偏差为0.0004%。

在工业生产条件下，采用微弧氧化技术，对活塞顶部进行表面强化，分析微弧氧化对活塞顶部耐热性能的影响，结果表明：微弧氧化层有着良好的隔热效果，有效隔热温度在20℃～30℃；未微弧氧化活塞极限耐热温度为490～500℃，微弧氧化后活塞极限耐热温度为520℃～530℃，耐热能力提高30℃左右。

内燃机运行过程中尾气温度表现动态特性，不稳定的工作温度将造成温差发电装置的疲劳损坏，采用相变材料可以有效解决温差发电系统的热端温度波动和分布不均匀问题。本文开展了添加相变材料的温差发电装置的三维仿真计算，结果表明：随着排气温度增加，温差发电装置的两端温差和净输出功率逐渐增加，安装在不同位置的各温差发电模块温差的相对平均偏差随排气温度的升高而增加；填充相变材料可以有效提高温差发电装置的热端平均温度、输出电压和输出功率；添加相变材料的温差发电装置上不同位置的各温差发电模块热端温度的波动幅度和相对平均偏差得到了有效降低，有效缓解了各温差发电装置之间的温度不均匀性。

肋结构可以强化单相流动中的传热。为了研究半圆形肋结构对两相振荡流动和传热特性的影响，建立了肋条直径为2,4,6,8 mm冷却通道的二维计算流体动力学(CFD)模型。采用(SST) k-ω湍流模型和VOF+Level-Set模型对两相流界面进行流态模拟和预测。通过可视化实验验证了CFD模型的有效性。结果表明:在通道往复运动过程中，两侧肋条受到冷却油的连续冲击和冲洗;肋条直径为2mm时，肋条两侧的换热效果得到了增强，其换热系数的峰值较无肋条时提高了100.5%。肋径的增大对肋旁和左壁附近的循环平均换热系数峰值影响不大。但由于肋型结构的存在，使得油在平壁面上的流动速度和顶壁面上的撞击强度减弱，导致了平壁面和顶壁面的循环平均换热系数降低。此外，肋径越大，平壁和顶壁的循环平均换热系数减小幅度越大。研究结果可为冷却通道往复运动强化换热提供设计指导。

发动机活塞环-气缸套在上下止点附近通常工作在边界润滑的状态下，由于润滑不足，摩擦副的接触界面难以形成有效的流体润滑膜。此时润滑油中的添加剂会与活塞环和气缸套表面发生摩擦化学反应，产生一层具有保护作用的摩擦膜，同时会对活塞环-气缸套的润滑、接触、摩擦以及磨损情况产生明显的影响。然而，关于表面摩擦膜在不同工况下，尤其在极端载荷下的生成以及去除规律尚不清晰，其对于摩擦以及磨损的影响特性也需要进一步的研究。因此，本文针对二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）添加剂，通过往复式摩擦磨损实验研究了ZDDP 摩擦膜在不同载荷以及温度条件下的生成与去除规律，并分析了在边界润滑状态下，ZDDP摩擦膜对润滑、摩擦以及磨损的影响。实验结果表明，ZDDP摩擦膜的生成与环境温度和接触载荷显著相关。在实验温度范围内（60-140℃），摩擦膜的厚度随环境温度的增加基本呈指数规律增加，而摩擦系数以及磨损深度呈下降趋势。此外，在载荷不大的情况下，摩擦膜的生长会随载荷的增加而受到促进。但在极高的载荷下，摩擦膜的生长反而会被抑制，磨损深度也会持续增加，摩擦副存在发生胶合失效的风险。

为了研究气液固多相流在活塞内冷却通道中的流动特性，采用高速摄像机对简化的冷却通道进行了多相流流动可视化研究。利用matlab软件对采集到的图像进行了图像处理，提取出固体颗粒运动的轨迹。分析了去离子水、50%甘油水溶液、59%甘油水溶液三种不同的振荡介质在不同的电机转速和不同的填充率下的振荡流动特性。研究结果表明，振荡介质的黏度、填充率、电机的转速都能显著改变多相流的流动形态；在相同条件下电机转速的增加，气液固多相流速度增加，腔内雷诺数较大，多相流流动进入强湍流状态；59%甘油水溶液即使在较高转速条件下，雷诺数也较低，流动也未进入强湍流状态；随着振荡介质填充率增加，气液固多相流运动距离受到限制，速度降低，冲击上下表面的强度减弱。

船用SCR模型在尿素喷射量控制，脱硝效率和氨逃逸预测等方面起着非常重要的作用。但SCR系统内部存在很多不可测量又相互耦合的参数，如氨覆盖率，SCR反应的指前因子和活化能等，导致SCR模型的标定过程非常复杂。为此，本文根据WD10船用柴油机SCR系统试验数据，在Matlab/Simulink软件里建立了PDEs-SCR模型，分析了氨氮比，吸附反应（k0ads），脱附反应（k0des，Edes）和标准反应（k0des，Edes）对模型标定的影响规律。研究表明：SCR系统入口氨氮比控制在0.82~0.9之间效果最好，另外，对氨逃逸的标定影响较大的参数为k0ads，k0des和Edes；对脱硝效率影响明显的参数为：k0std和Estd，并且 k0ads∈[100, 3000]，k0des∈[7.9E4, 7.9E6]，k0std∈[1.83E8, 1.83E10]，Edes∈[50.4, 70.4]，Estd∈[65.3, 85.3]的区间有利于模型的快速标定。

在新旧动能转换的关键时期，高温燃料电池具有几乎零污染、可以适应多种燃料、不需要贵金属作为催化剂、能量转化效率高、系统简单等优点，因此，将其应用于交通运输领域可行性很强，且具有良好的远景。本文主要的研究内容包括，两种传统高温燃料电池，即固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池，和近些年被提出并研究的高温质子交换膜燃料电池技术，针对这三种燃料电池的发展现状，和应用于交通运输领域时的优、缺点进行详细的探究，分析其目前需要攻克的难点，以期为后续的开发研究提供良好的参考和突破方向。

为了研究氢内燃机工作过程，通过三维模拟仿真研究了当量比、进气压力和压缩比对于氢发动机燃烧性能的影响，结果表明：随着当量比的减小，发动机的缸压和放热率峰值降低，滞燃期和燃烧持续期延长。进气压力增大后，混合气分层更加明显。进气压力从0.14 MPa增大到0.30 MPa，最高指示热效率从39.2% 提高到40.5%。随着压缩比的提高，最高指示热效率从压缩比9.8时的37.8% 提高到了压缩比12.0时的40.7%，最佳点火时刻随着压缩比的增大从 -2 °CA ATDC推迟到3 °CA ATDC。