采用高速显微镜成像技术和CFD数值模拟相结合，研究了不同初始条件下微气泡在柴油喷射过程中的发展变化。结果表明：微气泡在SAC腔内随柴油流动向前发展，因微气泡前后速度差产生了变形。微气泡经过节流区域时，在压力骤降的作用下，速度快速提高并高于柴油流速，在低压作用下微气泡开始膨胀。当微气泡喷出喷嘴后在与外界的压差作用下，产生了进一步快速膨胀。边缘位置的微气泡喷出喷嘴后，与外界空气之间的柴油边界层更薄，在微气泡膨胀力的作用下柴油边界层被打破，形成新的柴油表面，这可能是促进雾化的原因。

路径跟踪控制作为无人车的基础控制，提升其路径跟踪质量并优化能效具有重要意义。本文针对滑移转向车辆提出了一种路径跟踪与能效协调控制策略。在路径跟踪控制层中，采用改进的无模型控制方法估计车辆所需的偏航力矩；然后，在能量效率控制层中，考虑所需的纵向力、偏航力矩以及驱动电机的能耗，利用雪消融优化器对驱动电机输出转矩进行分配。仿真结果表明，协调控制策略具有较好的控制性能，在保证路径跟踪精度的同时提升了节能特性。

为了提高滑移转向车辆(SSV)在柔软崎岖地形环境的自主行驶性能，本文针对SSV的横向路径跟踪控制问题开展研究。首先，基于地形力学对车轮受力进行分析；通过试验和仿真建立柔软崎岖地形模型以及车轮受力半经验模型，对SSV在特定柔软崎岖地形上的车轮受力进行估计。然后，考虑到地形特征及车轮受力的变化，提出一种基于车轮横向力估计的偏航力矩自适应补偿方法并设计一种横向路径跟踪分层控制器。最后，基于实际车辆参数，在Simulink/Carsim的联合仿真环境中验证了控制器在模拟柔软崎岖地形上行驶的控制效果和鲁棒性。

高压甲醇直喷是实现发动机进一步节能减排的关键技术之一，而甲醇动态喷射稳定性直接影响发动机的动力性与经济性能，喷射稳定性的提升是实现发动机性能提升的关键。本文构建了甲醇-柴油双直喷仿真模型，并基于实验数据完成模型校核。分析了柴油回路压力波动对甲醇喷射稳定性的影响，研究发现，在小甲醇喷射压力与大甲醇喷射压力下，针阀运动加速度较低，造成的针阀开启时刻、上升阶段与下降阶段的不一致性导致甲醇喷射量波动率更加显著；在小甲醇喷射脉宽下，针阀难以实现完全打开导致针阀整个运动阶段易受到柴油回路压力波动的影响。基于广义回归神经网络构建了针阀运动加速度的数据驱动模型，采用多目标灰狼优化算法开展了喷射稳定性优化研究。结果表明，优化后，不同甲醇喷射压力与喷射脉宽条件下甲醇喷射量波动率均小于5%，在甲醇喷射压力600bar条件下降低幅值为14.55%，甲醇喷射脉宽5ms条件下降低幅值为32.8%，实现了高压甲醇喷射器动态喷射稳定性的有效提升。

针对对置式自由活塞发电机（FPEG）中直线电机的瞬态电磁特性，提出基于速度实时反馈的控制策略以适应活塞非对称运动。仿真与实验表明，电机电磁力与活塞运动特性密切相关，膨胀冲程阶段电磁力达峰值；对置式FPEG运行时电机能量损耗最低，能量转换效率更优；引入电磁阻尼系数修正系统仿真模型后，电机力计算准确性在高速区显著提升；活塞轨迹跟踪精度高、误差小，验证了该策略对提升FPEG系统性能与效率的有效性。

高压甲醇喷射系统是提升甲醇发动机热效率与降低排放的关键，其核心在于实现喷油器嘴端压力的高效提升。本文聚焦于整个高压甲醇供给系统，综合考虑喷油器内部结构引起的流动损失、高压油管的耦合作用以及高压供醇泵关键结构参数对系统压力建立的影响。通过建立喷油器一维液力仿真模型并经试验验证，系统研究了喷油器关键结构参数、高压油管特性以及供醇泵结构参数对系统压力动态特性的影响。研究结果表明，系统最终喷油压力取决于喷油器内部流动损失与高压油管压力增益之间的动态平衡。高压油管结构主导压力波的传播与反射过程，显著影响泵端压力变化；而喷油器内部结构参数是导致节流损失与流动分离并引起显著压降的主要因素。通过协同优化供醇泵结构、高压油管参数与喷油器内部结构，可有效抑制不利压力波动、降低流动能耗，从而在相同供醇能量下实现喷油嘴端压力的显著提升。本研究为高压甲醇喷射系统的性能优化提供了理论依据与系统化设计方向。

碱性水电解（AWE）因寿命长、成本低，是当前绿氢生产的主要技术之一。但在提高电解效率和降低氢气交叉之间存在的矛盾，限制了其进一步的发展和推广。本文建立了涵盖热力学、电压极化特性、气泡效应气体交叉机理的综合模型，实现了电化学性能与气体纯度的耦合模拟，并通过实验数据对比验证了模型的可靠性。研究表明，温度升高能有效降低可逆电压与欧姆过电位，改善效率，但在分离循环下会加剧氢气跨膜扩散，降低气体纯度；电解液流量对电化学性能影响有限，但在混合循环中流量增大会显著恶化气体纯度；隔膜厚度减小有助于降低电阻、提升效率，但会缩小电解槽的低负荷运行范围。整体来看，效率提升与纯度保持存在固有矛盾，单一优化往往难以兼顾，需通过多参数协同调控实现平衡。本文提出的模型不仅揭示了不同操作条件下效率与纯度的耦合规律，也为碱性电解槽的工况优化和系统设计提供了理论依据，对开发高效、低能耗且运行安全的碱性电解水制氢技术具有参考价值。

通过实验与仿真相结合的方法，系统研究了喷射结构参数对选择性催化还原（SCR）系统中尿素结晶风险的影响。通过在SCR混合段前后设置压力计和多组分排放分析仪，验证了仿真模型在压降及氨均匀性方面的准确性。研究结果表明，喷孔数目增加可降低结晶风险，单孔喷射角增大则使液膜分布上移，结晶风险增加；雾束锥角通过改变喷雾范围影响液滴分布，进而影响结晶风险。在优化喷射结构参数时，当喷孔数目为6、单孔喷射角约为24°、雾束锥角在30°到42°之间时，尿素结晶风险最小；同时，当喷孔数目为3、单孔喷射角约为24°、雾束锥角为36°时，氨均匀性最佳。本研究为优化SCR系统喷射结构参数提供了理论依据，有助于降低尿素结晶风险，从而提升SCR系统的整体性能。

在缸内直喷天然气发动机中，燃气的喷射特性对缸内混合气的形成和燃烧过程至关重要，直接影响发动机的动力性和排放性能。建立定容燃烧弹系统，利用纹影法捕捉燃气射流的瞬态发展过程。全面研究了结构参数对三种类型喷嘴瞬态射流特性的影响。对比分析了这三种喷嘴的射流特性，研究了不同的喷射压力和容弹背压对气体射流特性的影响。结果表明，射流贯穿距初期快速增长，但在主体发展阶段增速减缓；直喷孔喷嘴的短喷孔结构在射流初期发展较快但后续受限，而长喷孔喷嘴可获得较大的贯穿距。带腔喷嘴的小腔体实现了快速但不稳定的初始射流，而大腔体可提供更稳定的射流，但需面临残余气体问题。渐缩喷嘴通过流道收缩增强贯穿和混合性能。持续增加喷射压力可增强射流贯穿能力，但收益递减。

针对旋转爆轰发动机（RDE）中喷注器雍塞问题，通过数值模拟方法研究了不同雍塞位置对爆轰波起爆与传播模态的影响。采用氢氧单步化学反应模型和非预混注入方式，利用ANSYS FLUENT软件进行模拟仿真，分析了不同雍塞位置条件下的流场、压力与温度分布特性。研究结果表明，雍塞位置距离点火源的远近显著影响爆轰的成功起爆与稳定传播：近点火源雍塞可起爆但传播不稳定；中间位置雍塞可起爆但传播模态波动；远距离雍塞则导致起爆失败。雍塞还会引起燃烧室内压力振荡、温度分布不均，降低发动机推力稳定性和燃烧效率，增加结构损伤风险，该研究对RDE的容错设计与性能优化具有重要参考价值。