高强化柴油机运行工况剧烈，排气系统在运行过程中承受强烈的热负荷。以某高强化柴油机的排气歧管为研究对象，基于AVL-Fire、ABAQUS以及fe-safe等有限元以及多体动力学专业软件开展热疲劳分析。首先通过排气歧管内流场CFD分析得到排气歧管的整体温度分布，再通过顺序热力耦合的方法得到热应力应变结果，继而根据Manson通用斜率方程估算所用材料的疲劳参数，对排气歧管进行疲劳分析。研究发现：排气歧管温度分布呈由排气总管向排气歧管入口递减的特点，整体大部分结构处应力低于200MPa，应力峰值为500Mpa，已经达到材料屈服极限，位于排气歧管入口处的法兰与弯管连接区域的加强筋为整体最薄弱的部位，承受19054次升温-降温循环后达到疲劳破坏。

回弹能量影响着对置活塞型自由活塞发电装置（FPLG）的运行性能，并直接决定着对置活塞型FPLG整机运行稳定性。本文建立了系统级模型，并在试验样机中验证。通过改变缸径比及回弹基础压力的形式，以仿真方式探究不同回弹能量下对置活塞型FPLG的整体运行特性。结果表明：随着缸径比的增加，活塞运行外止点位置向内止点移动，运行行程减小幅值最大为15.8%。当缸径比小于2.0时，由于限位弹簧的原因，运行频率不断增加，整体运行频率随着缸径比的增加呈现先下降后上升的趋势，电机周期平均功率呈现相同的趋势。随着缸径比的增加，回弹缸基础压力的增加，运行行程逐渐减小。过大的缸径比及回弹基础压力，系统运行性能急剧下降。

以一款缸内直喷对置式自由活塞直线发电机为研究对象，结合台架试验，建立了对置式自由活塞直线发电机CFD仿真模型。通过对对置式自由活塞直线发电机混合气形成过程与燃烧过程进行分析，得到了对置式自由活塞发动机缸内工作过程规律。分析结果表明：对置式自由活塞发动机采用缸内直喷技术在合适的喷油角度下缸内可形成较好的分层混合气，有利于燃烧。对置式自由活塞发动机缸内燃烧过程持续60°CA，累积放热量可达800J。

为了分析实际气体效应、湍流效应和阻塞效应对超临界二氧化碳干气密封密封性能的影响，建立螺旋槽干气密封几何模型，导入网格划分软件进行结构化网格划分，并采用CFD软件求解超临界二氧化碳干气密封端面流动方程，获取流体在密封间隙间的流动状态。研究结果表明：在干气密封中，超临界二氧化碳的密度和黏度均随向内流动而先增大后减小，在槽根处达到最大值；随着螺旋槽深度增加，干气密封间气膜开启力和泄漏量随之增大，且槽深变化对泄漏量的影响程度大于对气膜开启力的影响程度；随着气膜间隙的增大，气膜开启力不断降低，泄漏量增大；随着转速增大，气膜开启力上升。

针对某型特种发动机氧引射器本体，系统分析了其材料、复杂结构的可加工性，不规则孔、槽加工方式和工艺参数的确定，以及运用CAM技术与仿真技术，通过车铣复合加工中心实现某型特种发动机氧引射器本体的加工制造。

由于现有智能刀具磨损状态识别方法存在过于依赖样本数据预处理手段的问题，提出一种改进的门控循环单元—一维深度卷积自动编码器（GRU-ODCAE）的刀具磨损状态识别方法，提高利用原始时域信号作为模型输入的刀具磨损状态识别精度。首先采集加工过程中机床主轴电机的三相电流信号，将三相电流信号融合成电流有效值并作归一化处理，以此作为模型输入。然后，利用一维深度卷积自动编码器对输入样本进行无监督预训练，提取基于信号本身的特征信息。最后，利用样本标签进行有监督训练，实现刀具不同磨损状态识别。实验结果表明，GRU-ODCAE方法对刀具四种不同磨损状态平均识别率可达98.75%，能够自适应地提取特征并高效率的实现刀具磨损状态识别。

随着“碳达峰”、“碳中和”相关政策的不断推出，船用天然气供应系统越来越受到船舶所有者与运营者的重视。船用天然气供应系统设计的优劣直接影响到双燃料柴油机燃料替代过程的经济性及船舶运行的安全性。本文针对天然气供应系统的工艺设计做了专门的探讨。本文根据相关国家标准与船级社规范，结合化工工艺系统设计的普遍性与天然气供应系统的特殊性，针对目前通常采用的天然气供应系统进行了优化设计，并实际应用于“理航渝建2”船，检验了系统设计的合理性。经优化设计的天然气供应系统满足了船舶主机的燃烧使用要求，达到了预期的经济收益。

利用二次硬化钢作为原材料制备了16.8级和19.8级螺栓，并进行了硬度测试、室温单轴拉伸，抗拉疲劳实验以及延迟断裂性能等一系列测试。结果表明，滚丝工艺可以改善螺栓表层组织呈纤维状，有较好的晶粒流线，从表面到心部硬度递减，到基体组织趋于一致，19.8级螺栓强化层厚度约为600μm；16.8级和19.8级螺栓强度和塑性均满足要求，屈强比在0.9以上；16.8级螺栓疲劳寿命达到130000次，19.8级螺栓疲劳寿命达到65000次左右，满足要求；两种螺栓在恒应力大气环境下能保持96h不发生断裂；材料充氢后强度和塑性迅速降低，且均表现出脆性断裂特征。

对比分析了进口和国产A286合金的化学成分、杂质元素、组织、夹杂物及高温性能。结果表明，进口与国产A286合金化学成分均满足ASTM 要求，但国产材料杂质元素总含量低于国外材料；相比于国产材料，进口材料的孪晶组织含量更高，析出相分布相对更均匀；国产材料晶粒度为9.5级，细于国外材料的7.5级；进口材料中平均粒径2 ~ 4 μm的夹杂物占比最高，约为70 %，4 μm以上尺寸的夹杂物占比较低，而国产材料夹杂物的平均尺寸略粗于进口材料；国产材料综合性能均满足耐高温紧固件技术要求，进口材料的高温拉伸性能及650℃持久性能略优于国产材料。

为探究数字孪生技术在船用发动机智能运维中的应用，针对智能运维导向下的数字孪生发展现状，梳理船用发动机智能运维数字孪生模型形成过程。利用知识图谱技术分析数字孪生智能运维的发展趋势和研究热点，开展船用发动机数字孪生体模型构建和模型验证研究。经研究，形成了船用发动机智能运维数字孪生体模型构建及验证流程，包括数字孪生数据平台、数字孪生体子模型构建、子模型融合与模型测试验证。研究成果可为船用发动机智能运维下的数字孪生应用提供参考。