世界航运业产生的温室气体排放量是航空业的2倍，开发低碳甚至零碳燃料驱动的双燃料发动机成为碳中和大背景下助力减排的关键技术。氨燃料具有沸点低易液化、辛烷值高抗爆震等优点，但同样具有自着火温度高和燃烧速度慢等缺点。采用高压液氨喷射时，缸内燃烧过程不仅取决于化学燃烧速度，还与喷雾的雾化、蒸发及掺混等物理过程息息相关。相比传统化石燃料，液氨沸点较低，更容易在喷嘴内部达到过热状态。随后由于热力学不稳定，过热流体内部产生气泡并逐渐膨胀，进而形成两相流，最后在喷嘴出口处发生微爆而加速喷雾的雾化和蒸发过程。然而，液氨还具有较高的汽化潜热和较低的粘度，这会直接影响两相流的形成及后续喷雾的特性。为此，本研究利用自主设计的高压液氨喷射装置实现30MPa下液氨喷射，配合温控系统覆盖 0℃到99℃的过热温度变化范围。同时，基于高速成像技术研究了过热液氨射流近喷孔区域的显微特性及宏观的喷雾特性。结果表明，在高过热度下，超过3.5%的液氨在喷孔内部形成气相并在喷孔出口处迅速释放，并伴随喷雾形态及贯穿速度的显著变化。相关研究为液氨喷雾的应用及仿真提供了宝贵的可视化数据。

以串联式混合动力水陆两栖车辆为研究对象，合理地匹配动力系统各部件参数是设计控制策略的基础，对于优化水陆两栖车辆燃油经济性及动力性具有重要的意义。水陆两栖车辆具有陆上车辆没有的水上工况，结合其特有的整车性能指标、驾驶环境、喷水推进器等特点，对动力系统关键部件进行匹配设计。根据匹配所得参数进一步利用软件Matlab/Simulink建立整车动力系统仿真模型，为整车控制策略的开发及参数匹配验证提供模型基础。最后，通过典型水上工况仿真验证，证明了该参数匹配方法的合理性。

针对缸内双直喷液氨/柴油压燃式船用二冲程发动机，在CONVERGE中建立三维数值模型，并用发动机台架试验结果进行模型验证，分析不同液氨喷射正时下发动机性能的变化以及缸内的燃烧特征。计算结果表明，缸内直喷的液氨能够明显增强缸内涡流运动，促进燃料的混合；液氨喷射正时提前时，液氨进行分层预混合燃烧，缸内燃烧压力增大，燃烧相位提前，燃烧持续期缩短；推迟液氨喷射正时，液氨进行扩散燃烧，此时燃烧更充分，发动机热效率最高提升4.8%，并显著减少NOx生成，使NOx 排放最多减少51.5%，但是会导致soot总排放增加。

采用浸渍法制备了以还原氧化石墨烯(rGO)为载体的CeZrK/rGO纳米固体复合催化剂，用于催化柴油颗粒捕集器中碳烟的氧化。将CeO2、ZrO2和K2O以5:1:1、5:2:2和5:3:3的摩尔比混合，分别称Ce5Zr1K1/rGO、Ce5Zr2K2/rGO和Ce5Zr3K3/rGO，研究CeZrK/rGO纳米复合材料的结构、形貌和催化活性。结果表明，CeZrK/rGO纳米复合材料具有纳米级孔径结构(36.1-36.9nm)、高分散性能、大比表面积(117.2-152.4m2/g)、小晶粒尺寸(6.7-8.3nm)、丰富的氧空位和超强的氧化还原能力。在紧密接触条件下Ce5Zr1K1/rGO、Ce5Zr2K2/rGO和Ce5Zr3K3 /rGO 50%的碳烟转换温度分别降至352℃、339℃和358℃。CeZrK/rGO纳米复合材料的高催化活性主要是由于锆离子和钾离子的掺杂使CeZrK固溶体中形成纳米晶相，降低了晶粒尺寸，产生了丰富的氧空位，提高了氧化还原能力;石墨烯作为载体提供了较大的比表面积，增大了碳烟与催化剂之间的接触面积。

通过浸渍法制备了Pd-M/CeO2(M=La, K)催化剂，并利用TEM、BET、XRD、XPS和H2-TPR等表征手段结合模拟气试验研究了La和K掺杂对催化剂理化性质和甲烷催化燃烧性能的影响。结果表明，Pd-La/CeO2催化剂的甲烷催化活性最好，掺杂La后，表面Pd原子分散度、吸附氧和Ce3+物种比例提高，且具有更好的氧化还原性能。然而掺杂K后，在煅烧过程中CeO2会出现团聚和烧结使比表面积变小，表面吸附氧以及Ce3+物种比例有所降低。in-situ DRIFTs结果显示在所有催化剂上甲烷的氧化过程都会生成甲酸盐，并伴随着单齿碳酸盐向双齿碳酸盐的转变。同时根据在特定温度下气态氧离子的生成，证明甲烷氧化在Pd/CeO2和Pd-La/CeO2催化剂上遵循Mars-van Krevelen (MvK)机理和Eley-Rideal (E-R)机理，而在Pd-K/CeO2催化剂上只遵循E-R机理。

为解决内燃机燃油湿壁问题，对燃油液滴撞击不同润湿性的加热表面的莱登福斯特（Leidenfrost）温度及形态发展过程进行试验了研究。结果表明：表面的微观结构增加了表面的粗糙度，使得亲油表面的亲油性增强。与正丁醇液滴相比，相同的表面对柴油液滴表现出更强的疏油性。当燃油液滴撞击较低温亲油性表面时，表面亲油性越强，液滴蒸发时间越短。对于亲油性表面，表面的粗糙度越大，液滴的Leidenfrost温度越高。表面的疏油性易于固体表面与液滴之间气膜层的形成，使得液滴的Leidenfrost温度降低，有利于撞壁燃油液滴在缸内蒸发，改善空燃混合。燃油液滴的蒸发速率与固体表面和液滴的特性有关，且受液滴处于不同沸腾状态时加热表面与液滴之间的热流密度的影响。

选择性催化还原捕集技术（SDPF）能够同时去除柴油机排气中的氮氧化物（NOx）和颗粒（PM），在降低柴油机排放、节约后处理系统成本等方面具有重要作用。本文通过建立耦合NOx还原与碳烟氧化的SDPF数值模型，系统性的探究了SDPF入口通道中碳烟分布形态对其NOx还原性能、再生性能和压降特性的影响规律。结果表明，均匀型碳烟分布与无碳烟SDPF的NOx转化率几乎相同，而线性增长型碳烟分布和先增后均型碳烟分布均会使SDPF的NOx转化率下降，主动再生过程中先增后均型碳烟分布和线性增长型坦言分布的NOx转化率总体均低于均匀型碳烟分布和抛物线型碳烟分布。不同碳烟分布形态下SDPF被动再生速率和载体最大温度的顺序均为：均匀型碳烟分布>抛物线型碳烟分布>先增后均型碳烟分布>线性增长型碳烟分布。不同碳烟分布形态下SDPF压降的顺序为：均匀型碳烟分布>先增后均型碳烟分布>抛物线型碳烟分布>线性增长型碳烟分布，各碳烟分布形态间压降的差值随碳载量的上升进一步增加。

某核电发电机组安装隔振器的过程后，由于机组各部分质量分布不均，公共底座上平面会出现不平的现象，为保证其水平，需要对各隔振器的安装高度进行调整。首先采用有限元分析软件ABAQUS研究了机组隔振器安装过程中隔振器支撑力和公共底座上平面的变形情况。然后研究了隔振器加垫片调整水平过程中其支反力和变形规律，并通过数据优化算法，得到合适的各隔振器垫高量的调整方案，保证了公共底座上平面的高度差在容许的范围内，这为发电机组公共底座上平面的调平工作提供很好的参考。

本文首先对中速柴油机曲轴进行静态仿真研究，选取较为合理的边界条件加载方式对曲轴进行整体的静态应力分析，得到了各个气缸发火时曲轴的应力应变分布情况，并在此基础上进行了疲劳分析。然后利用动力学分析软件对该柴油机轴系进行分析，得到了曲轴在一个运转周期内的运转稳定情况，振动情况。通过与静态应力分析结果对比可知曲轴在运转时除了受气缸内气体压力影响较大外，还与曲轴的自振频率、动态响应、各方向的振动以及扭振有着很大的关系，所以在曲轴的设计及改进过程中应多考虑这些因素的影响。

如今全球的汽车产业规模和汽油的消耗量日益庞大,尾气中的污染物是造成环境污染的重要因素之一。在汽油中掺混一定比例的乙醇,可以减少汽油的消耗,同时混合燃料的辛烷值、可燃界限等会有所提升,燃烧更充分,进而降低排放。而乙醇较强的亲水性,导致其生产、运输和储存过程的成本都大幅增加,因此直接使用含水乙醇汽油混合燃料可以提升燃料整体的效率和经济性。本文在台架试验基础上,采用三维数值模拟的方法,对汽油机燃用含水乙醇汽油燃烧特性进行研究。本文首先基于CONVERGE三维CFD软件,耦合乙醇汽油燃烧的化学反应骨架机理,搭建发动机含水乙醇汽油燃烧的三维仿真模型,通过与台架试验结果的对比,对模型进行验证。进而通过搭建的模型对发动机在1200r/min和2000r/min转速,不同进气压力（负荷）下燃用0-40%比例的乙醇/含水乙醇汽油的燃烧特性进行仿真分析。研究结果表明:在转速和负荷较低时,不同比例混合燃料的燃烧特性受其火焰传播速率影响较明显,缸内压力及放热率峰值随燃料中乙醇含量增加而上升,燃烧相位亦逐步提前;含水燃料的缸内压力及放热率低于同掺混比例下的无水燃料。而随发动机转速和负荷的增加,末端混合气的低温反应对燃烧过程的影响更加明显,纯汽油因低温反应较强,因此燃料在缸内燃烧速率远快于其他燃料;但在较高掺混比例下,含水乙醇汽油低温反应积累较多H2O2,并随后分解生成更多OH从而使其燃烧情况相对于无水乙醇汽油有所促进。