光伏储能微电网系统的控制策略对于提高可再生能源利用效率、保证供电稳定性以及促进可持续能源发展具有重要意义。为了能够有效地管理光伏发电系统和储能系统，确保能量的高效传输与分配，提出了一种光伏储能微电网系统的控制策略，该方法引入了滑模变结构控制（SMC）。在光伏发电系统中将改进粒子群算法（IPSO）与滑模变结构控制（SMC）相结合，以取得更加优异的最大功率追踪（MPPT）性能，并在储能系统中应用滑模变结构控制以取得更好的直流母线电压控制效果。最后在仿真模型中对本文所提出的光伏储能微电网系统的控制策略进行了验证。

柴油机减速过程是对其技术状况的直接反映。本文通过装甲车辆柴油机仿真建模与台架试验相结合的方法，搭建了柴油机空载减速过程仿真模型，系统研究了柴油机空载减速过程的动态特性及其影响因素。台架试验部分采集了八台柴油机在800 r/min至0 r/min减速过程中的缸压、振动、瞬时转速等参数，并通过三次项拟合分析了减速曲线的特征。基于仿真软件，利用优化算法对评估参数（当量漏气直径D和机械压力损失系数f1）进行标定，同时利用台架试验数据对仿真模型进行验证，使仿真减速曲线与实验减速曲线每个点的平均相对误差控制在5%以内。研究评估参数对减速曲线影响规律时，发现在同样让空载减速过程功率下降5%的情况下，漏气状况对其影响小于摩擦状况所产生的影响；此外，通过阈值分析发现，当D或f1取极值时，减速曲线一次项系数k1绝对值显著增大，最终得到其阈值为441。研究结果为柴油机减速过程的标定及技术状况评估提供了理论依据和数据支持。

针对传统热电转换系统较差的性能，一种面向高温热源的耦合高温和低温热电器件的热量梯级利用型热电转换系统被提出。一种考虑非均匀温度分布的瞬态模型被建立用于探究系统的动态热电性能、填充因子对性能的影响以及系统内的能量分布特征。结果表明，关键热特性的传递具有惯性。换热效率随填充因子的增大单调升高，转换效率和系统效率随填充因子的变化存在极大值。当输入温度为1373K，最大转换效率和系统效率分别为5.99%和2.12%。输入流量是影响系统内能量流分布的决定性因素，明确了结构参数和输入参数对系统性能提升的意义。

为明确灰分沉积对碳烟氧化的内在催化机制，本研究采用热重分析（Thermogravimetric Analysis, TGA）与比表面积（Brunauer-Emmett-Teller Specific Surface Area, SBET）测试方法，在650℃等温氧化条件下，对比分析三类样品（GDI碳烟、GDI碳烟与Al2O3混合样品以及GDI碳烟与SiO2混合样品）在氧化过程中的孔隙结构演变规律。结果表明，灰分的加入显著加速了整体氧化进程，表现出强烈的催化效应。此外，灰分的存在改变了碳烟的氧化模式：从无灰分条件下的多点氧化转变为接触氧化机制，促使灰分与碳烟之间形成紧密接触，导致孔径分布向小孔径方向迁移。在两种灰分中，SiO2因能够促进更紧密的固-固接触，表现出更优越的催化活性。

为研究远洋船舶混合动力系统中影响系统能效与能耗的关键参数，本文根据功率平衡理论及多目标优化理论，建立了兼顾系统效率与油耗的多目标优化数学模型，针对推进系统的效率与油耗量进行优化，分析对螺距比和齿轮箱减速比两个设计参数对推进系统的影响，建立相关优化函数的数学模型，通过NSGA-II算法进行了优化求解，得到优化的匹配参数，实现了系统综合性能最优。优化结果表明，总效率提升在0.6517%~0.7686%范围内，燃油节省率在4.5711%~4.646%范围内，从系统匹配角度实现了最佳性能。

热声驱动液态金属磁流体发电机有望实现高可靠发电，但由于声学匹配不当导致热电转换效率低下，其潜力受到限制。在此，提出了一种新型的热声驱动液态金属磁流体发电系统并基于热声理论开展了声学阻抗匹配分析。其中，液态金属磁流体发电机被集成到声场相对稳定的Backhaus-Swift热声发动机的线性气体谐振器中，以实现声学匹配。计算结果表明：热声发动机与磁流体发电机的匹配阻抗与磁流体流道长度和弹性膜的直径成正相关，与流道宽度和流道高度成负相关。增加磁流体流道高度和宽度，降低流道长度和弹性膜直径，可提高阻抗匹配点的频率值。这项研究强调了TLMHDG在高效可靠发电方面的潜力。

Li/SF6平行流锅炉反应器采用外冷内热双层毫米级通道结构，针对该小通道反应器运行中面临热应力冲击与非均匀高温场极易引发壳体结构失效导致爆炸事故等问题，采用考虑工质沸腾换热的热固耦合计算以及进一步结合Li/SF6燃烧流动传热的热流固耦合方法，对反应器热应力特性及其关键影响因素展开分析。研究结果表明：内通道底面和外通道顶面由于通道内外高温差以及小通道自由膨胀受限导致热应力水平较高；在通道内工质的两相区前端，因射流内循环与通道内工质高对流换热，反应器截面上出现局部壁温极小值的区域，该区域应力处于沿程较低水平。

为应对全球对高能量密度、高效率动力系统及清洁能源的迫切需求，本文选择一种创新性的清洁能源动力系统，该系统用氢燃料作为热源为超临界二氧化碳（sCO₂）布雷顿循环系统提供热量，此外，本文也对该系统进行了系统性能分析与优化的研究。氢燃料具有高能量密度和零碳燃烧的特性，与sCO₂循环相结合可显著提升系统热效率并降低环境影响。建立的以氢为燃料的sCO₂循环系统，综合考虑了燃烧过程、变工质、sCO₂工质的热物性及循环系统各部件参数之间的耦合关系。通过仿真数据分析，研究关键部件的运行参数对系统热效率的影响，如分流器分流比从主流比0.5增至0.75时，热效率提升1.923%，而输出功率降低程度低于0.5%；循环压力从7400kPa增至8000kPa的过程中，热效率下降约0.33%等。研究结果表明，该系统在实现高效能量转换的同时，具备良好的负荷适应性与低污染排放特性，是一种具有前景的清洁能源动力方案。本文的研究可为氢燃料的sCO₂布雷顿循环动力系统的设计与优化提供理论依据与工程参考。

本文研究了部分预混燃烧模式对微柴油引燃直喷天然气发动机排放和热效率的影响，基于NOx、CO、HC和碳烟的排放量分析了排放特性。在各种运行条件下，对部分预混燃烧和扩散燃烧模式的性能和热效率进行了比较。结果表明，部分预混燃烧模式能够在更广泛的发动机工况下实现更低的碳烟排放和更高的热效率。与传统扩散燃烧模式相比，HC和NOx的排放小幅增加。由于其显著的碳烟减排和热效率提升效果，部分预混燃烧模式更适用于低速和中高速中高负荷工况。

热电转换技术作为一种能够将低品位热能直接转化为电能的手段，受到了广泛研究。本文建立了零维多分区热电转换系统非线性瞬态模型，由于热电器件的结构参数对TEG的性能的影响较大，研究了热电器件热电腿截面积Aleg以及热电腿高度对不同分区热电器件输出功率和效率的影响规律，研究表明在不同结构参数条件下，电功率随分区编号的增加而降低，而效率则呈相反趋势。在高温端适度增大Aleg有助于同时提升电功率与效率，但当截面积超过 3.24 mm² 时功率与效率均出现下降；在低温端增大 Aleg 仍能提高功率，但提升幅度在 3.24 mm² 后趋缓，效率则在 4.0 mm² 后反而下降。在高温端适度减小其高度有利于改善功率和效率，但若过低则不利；在低温端，较小的 H 值有助于提升性能，但当 H = 0.6 mm 时功率和效率均会下降。