F-T柴油具有较高的十六烷值和较好的排放特性，是一种较好的柴油代用燃料。进气道喷射乙醇燃料可以实现低温燃烧以及实现燃烧活性可控，是一种有前景的燃料使用方式。在4缸高压共轨柴油机上研究了进气道不同乙醇喷射量下的发动机性能，结果表明，进气道喷射量在一定的范围内可保证发动机性能最佳，同时在研究工况下20%的替代率是一个较好的选择。

利用三维仿真软件CONVERGE，针对SXD6L40/52G预燃室天然气发动机进行了仿真计算，研究了不同掺氢比及燃气组分变化对发动机燃烧和排放性能的影响。结果表明，在进气过量空气系数不变的前期下，随着掺氢比的增加，发动机的燃烧过程得到改善，燃烧持续期缩短，指示燃气消耗率逐渐降低，指示热效率和指示功率先升高后降低再升高；发动机的NOx排放逐渐升高，HC和CO排放逐渐降低。综合考虑动力性能和排放性能，最佳的氢气掺混比例为20%。同时，燃气组分变化的模拟结果显示，在20%掺氢比下，燃料中乙烷和丙烷含量的增加有助于改善发动机的性能，指示功率和热效率得到提高，HC和CO的排放降低，NOx的排放虽然增加，但仍满足IMO Tier Ⅲ的排放标准。

为了提高活塞可靠性，提出活塞异形销孔的优化方案。研究对象为高功率密度柴油机活塞，利用数值计算和仿真分析的方法，建立柴油机三维活塞有限元分析模型，研究椭圆形异形销孔和锥形异型销孔大端相对于小端直径变化量对活塞应力分布、安全系数和疲劳损伤的影响研究。结果表明，采用大端相对小端直径变化量为0.02mm的锥形异形销孔可使活塞应力均匀，活塞销孔接触压力良好，并有效降低活塞销座磨损风险。

为了更好地实现压燃式航空活塞发动机在高空环境下的功率恢复，通过GT-Power软件构建一维仿真模型，探究不同海拔下增压模式以及高压级压气机叶片开度对压燃式航空活塞发动机的性能影响。研究结果发现：基于相同的压气机MAP，可变截面相较于固定截面涡轮机，能有效提升发动机的进气特性，海拔越高提升幅度越明显；在VGT（variable geometry turbocharger, VGT）的基础上构建RTST（regulated two stage turbocharging, RTST）能更好的提升发动机的进气特性，但在高转速下，RTST增压效率下降，发动机动力性能增幅下降；在低海拔时，增大RTST的叶片开度，发动机的进气流量增加，发动机缸内燃烧始点提前，发动机扭矩与功率上升；在高海拔时，增大RTST的叶片开度，发动机性能变化趋势与在低海拔时相反；发动机匹配RTST增压器后在6000m海拔下功率可恢复至76kw。

以柴油机冷试测试中的高速缸盖振动信号为研究对象，提出一种以优化变分模态分解（VMD）与小波阈值降噪联合的降噪方法，该方法利用改进的灰狼算法对VMD的分解模态层数K和惩罚因子α进行全局寻优，以模糊熵局部极小值作为适应度函数，寻找最优的K与α组合。振动信号经VMD分解得到多个IMF分量，利用小波阈值降噪对其进行降噪处理，进而实现对信号的降噪。实验表明，该方法针对冷试测试的降噪效果显著。

对几种缩尺气缸盖试样的热疲劳性能进行了评价。 记录了进气孔(ITH)和排气孔(EXH)在实验过程中的塑性变形。 结果表明:塑性变形主要发生在热冲击前期; 塑性变形增量随疲劳试验循环次数的增加而减小。 热应力分布表明，鼻桥部位的热应力较其他部位大。 特别是ITH和EXH之间的鼻桥比其他鼻桥承受最大的热应力。 此外，较低的热应力、较低的初始表面粗糙度和变形对鼻梁的热疲劳寿命有较好的影响。

以非道路高压共轨柴油机干式缸套为研究对象，采用仿真与测试结合的方法，在热态、热态预紧、热态预紧过盈、热机耦合和热机耦合过盈工况下对比研究了载荷变化对缸套综合变形特征影响规律，研究了不同缸套变形特征对活塞-缸套摩擦副的机油消耗量、窜气量及摩擦损失的影响规律。研究结果表明，在热态工况下，摩擦损失功最大，为1.09kW；在热态预紧工况下，机油耗最大，为4.29g/h；在热态预紧过盈工况下，窜气量最大，为15.71L/min。在热态工况下施加预紧力，摩擦损失功减小，机油耗和窜气量增大，继续施加缸套过盈载荷，摩擦损失功和窜气量增大，机油耗减小；在热机耦合工况下施加缸套过盈载荷，摩擦损失功、机油耗和窜气量均增大。

低温壁面条件下的高雷诺数液滴撞壁现象是导致飞机机翼结冰、电线覆冰和内燃机冷启动恶化的关键因素之一。本文选择正十二烷为试验液体，利用高速阴影法对正十二烷撞击不同温度铝板的破碎及铺展特性进行系统研究。实验结果表明：在壁面温度为20℃～-40℃区间内，壁面温度对破碎形态、二次液滴特征和铺展过程产生重大影响，液滴飞溅阈值及液膜最大铺展系数也随着壁面温度降低而不断减小。现有低温壁面液滴撞壁过程的研究集中在低速入射条件下的结冰特征，缺少对于液滴破碎过程和液膜铺展机理的系统研究。本文为丰富当前撞壁模型的研究和提高冷启动的成功率，使用柴油的主要替代成分正十二烷对低温壁面液滴的破碎和铺展过程进行了研究。

为提高柴油转子发动机的燃烧效率，研究了柴油喷射策略对缸内燃烧过程的影响。此外，考虑到转子发动机在实际工作过程中难以避免的径向泄漏，建立了一种考虑径向泄漏的周边进气转子发动机三维动态计算模型。结合该计算模型，研究了柴油喷射时刻和喷射持续期对燃料分布及燃烧过程的影响。结果表明：当喷射时刻为80°CA BTDC，喷射持续期为50°CA，可获得较好的燃烧效率和排放特性。与原方案相比，缸内峰值压力提升了11.38%，Soot和CO生成量分别降低了78.71%和92.72%，NOx和CO2生成量有所增加。

通过对多物理场耦合的三维阴极开放式质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池模型进行仿真计算，分析阴极流道结构设计对电池内部水热及电流传导特性的影响。对阴极采用直型流道设计的单电池进行研究，发现阴极开放式PEMFC内部的温度、湿度和电流密度分布与阴极流道结构有关，电池内部水热不均匀分布是导致膜内电流密度分布不均匀的主要原因。通过优化阴极流道结构，改变了流道内气体流动速度及脊下面积，计算结果表明渐扩型和渐缩型流道设计的电池输出性能均有所提升，同时渐扩型流道设计表现出了更均匀的水分布与电流密度分布。