目前，柴油机颗粒物捕集器（简称DPF）被公认为能够有效降低颗粒物排放的后处理装置之一。为了得到孔隙尺度下的多孔介质壁面不同位置的流动参数，作者运用格子Boltzmann方法开展了研究计算。首先对真实多孔介质壁面进行CT扫描，再利用三维重建技术得到孔隙尺度下的多孔介质壁面不同位置的三维模型。将此模型加载至格子Boltzmann编程中，而后进行了网格无关性验证并且通过计算得到的渗透率与实际渗透率做比对，从而确保模型与编程的准确性。计算发现：同一块多孔介质的不同位置，其孔隙率和阻力系数会存在较大差异，这对于研究DPF的传热流动特性具有很好的指导意义。

通过实验与仿真相结合的方法，系统研究了喷射结构参数和工况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。工况参数方面，排气温度和排气流量的升高可有效降低尿素结晶风险，而尿素喷射率的增加则显著提高了结晶风险。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系统喷射结构和工况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。

为进一步阐明不同润湿性表面对低界面张力柴油中表面活性剂吸附行为的影响，研究通过耗散型石英微晶天平等吸附分析技术，利用吸附动力学模型拟合等方法，对不同润湿性表面吸附过程中的流速、表面活性剂浓度以及的表面润湿性等影响因素进行分析。结果表明：①当表面活性剂浓度相同时，表面活性剂吸附量随着流速减小而增大，且速度越小，所需平衡时间越长；②当蠕动流速相同时，表面平衡吸附量随表面活性剂浓度的增加而升高；③滤材表面的增强树脂亲水性越强，对表面活性剂的平衡吸附量越大，但同时当表面过度亲水时，使得水滴极易在滤材表面铺展形成水膜，水珠不易脱附，最终导致油水分离性能下降。研究结果为低界面张力柴油中表面活性剂吸附行为和机制分析提供了基础性的支持。

回热旋塞式五冲程发动机在压缩比为2-3时，压缩压力为2.7-4.5Bar，热功转换效率高(在回热温差50℃顺流换热，燃烧温度1500摄氏度时，理想状态效率为66.3%，回热后的排气温度在200℃以下)，燃烧可以控制在接近等压的状态与独立燃烧预胀冲程进行，类似燃气轮机的过程机械负荷低，燃烧温度可以控制在1500℃以内，排放好。是一种旋转发动机，结构简单紧凑，与往复式发动机相比，零件少，重量轻，平稳运行的转速范围大；没有进排气阀，是通过气口来完成，气流平稳噪声低。

为探究Ni基重整器的重整反应机理以及性能，对中温环境下不同反应温度和接触时间对CH4转化率和CO2生成率的影响进行了试验，推导出甲烷水蒸气重整反应速率公式中的动力学参数，建立了15 wt% Ni/α-Al2O3催化剂的本征反应动力学模型，经过试验验证，模型准确。使用COMOSL软件建立重整器三维仿真模型，并以试验得到的反应动力学模型，探究了流动换热形式以及燃气入口流动均匀性对重整器性能的影响，得到：逆流换热在中低温下有着更好的转化优势，同时燃气入口流动均匀性的提高可以改善重整器性能。

氢燃料电池的流场结构优化是提升电池输出性能的重要途径，常规流场存在肋下传质困难，液态水易积聚在肋下的问题。本文研究了氢燃料电池流场肋部嵌入多孔材料对其性能的影响。实验采用蛇形流场（SFF）和平行流场（PFF）的单电池，在肋部添加碳多孔材料后，电池输出性能显著提升，尤其在低电压工况下，电流密度和功率密度分别提高22.1%和24.1%（PFF）以及13.8%和15.7%（SFF）。空气进气湿度对性能影响显著，相对湿度从0%增至70%时，功率密度提升9.7%（PFF）和7.8%（SFF）。适当增大背压可提升性能，但过高背压会降低高电流密度工况下的输出功率。此外，流场肋部添加多孔材料可降低压降，提高功率转化效率，提升幅度达42%（PFF）和74.4%（SFF）。

船用大缸径低速机面临试验复杂、计算量大的挑战，采用一维性能仿真和三维计算流体力学仿真（computational fluid dynamics， CFD）联合优化是一种可行的解决方案。本文利用一维船用大缸径低速机全循环模拟的扫气-燃烧耦合模型，结合非支配排序遗传算法 II（NSGA-II）,基于可控变量排气阀关闭时刻、喷油正时、喷油持续期进行多目标优化，在短时间内获得优化边界条件，在三维CFD仿真中使指示热效率分别提高了1.139%和1.264%，与一维仿真结果最大误差为1.33%，在三维CFD仿真中CO2排放降低2.2052%和2.4886%，与一维仿真结果最大误差为1.69%。最终，一维优化后的计算结果与三维CFD仿真结果保持一致，所需的计算时间明显少于传统的基于三维CFD仿真优化。

随着全球温室效应与能源危机加剧，零碳燃料与替代燃料成为当今内燃机的主要发展趋势。氨作为一种潜在的清洁燃料，由于其制备原料广泛、便于储存、运输以及燃烧产物不含碳，被认为是最有前途的替代发动机燃料之一。但是，氨燃料发动机燃烧后会产生较多的NH3与NOx排放。为有效降低氨/柴油双燃料发动机NH3与NOx排排放，利用Converge与GT-POWER建立发动机燃烧室模型与DOC耦合SCR后处理模型，结合响应曲面法，开展氨/柴油双燃料发动机NH3与NOx排放控制研究。研究结果表明，在发动机转速为1400 r/min，50%负荷条件下，氨替代率为32%、主喷正时为2 °CA ATDC、喷油压力为140 MPa；DOC载体直径为119 mm、长度为80 mm、孔目数为100 cpsi时，能够有效降低氨/柴油双燃料发动机的NH3与NOx排放。

针对氨/柴双燃料发动机，基于试验后处理系统中SCR系统几何参数，简化构建SCR几何模型，通过三维数值模拟研究其性能。采用控制变量法与响应曲面法，以排气温度、流量及NH3/NOₓ比例为影响因素，以SCR系统压降、NO、NO2、NH3排放量为响应目标建模，分析多因素交互影响。结果表明：排气流量显著增加SCR压降；排气温度提升促进污染物转化；NH3/NOₓ比例调控呈非线性。SCR压降主要受排气流量影响，排放指标对温度最敏感，性能优化需动态协同调控。氨/柴双燃料发动机可通过冷凝回收和参数匹配控制氨排放。响应曲面优化得出最佳工况：排气流量250 kg/h、温度314℃、NH3/NOₓ比例1，此时压损1.71 kPa，NO/NO2零排放，NH3逃逸103.17 ppm，实现综合性能最优。

为推动内河航运绿色低碳发展，以某130m集装箱船为原型，构建了并联式气电混合动力系统模型，系统性开展了混动比与电池容量对船舶能效、污染物排放及生命周期成本等关键性能指标的影响分析。基于MATLAB平台建立发动机、电机、电池等关键部件模型并集成仿真，结合典型航程工况，探讨了系统功率匹配与运行模式切换对性能的作用机制。研究结果表明，混动比与电池容量是影响系统经济性与绿色性能的核心参数。当混动比为30%、电池容量为1800kWh时，船舶在能耗、排放、成本方面表现最优，CO₂排放减少14.33吨，NOₓ与CO排放分别降低65.9kg与1.6kg，生命周期成本最低。此研究为内河新能源集装箱船舶动力系统设计与优化提供了理论依据与工程参考。