针对现有的离心泵水力设计方法仅满足单点设计工况性能,无法满足其他工况性能的问题,提出一种离心泵多工况水力设计方法.以单点设计的关键几何参数值为初始条件、多工况的扬程为约束条件、多个工况的加权平均效率最高为目标,同时采用自适应模拟退火算法对离心泵多工况能量性能计算模型进行求解．最后根据比转数为129.3的离心泵3个工况点的能量性能要求,在考虑权重的基础上提出了2种多工况水力设计方案．数值计算结果表明:2种多工况设计能基本满足3个工况点的能量性能要求,误差均在5％以内.

分析了传统的有限体积法求解扩散问题中,当扩散系数在有限控制体界面两侧差异较大时,扩散通量在界面附近出现的数值振荡现象．根据界面两侧扩散通量相等和有限控制体内变量线性变化假设,推导了改进的有限体积法扩散项离散格式．数值算例表明：由2种扩散项离散格式计算得到的变量及其梯度分布很接近,而改进的扩散项离散格式消除了扩散通量的振荡问题,计算结果更加准确,能应用于扩散系数剧烈变化时的扩散问题求解.

针对低温高速屏蔽泵输送易汽化介质时，在流道内容易因温度升高引起介质汽化的问题,考虑温度变化对低温介质热性能参数的影响,采用流热耦合方法对一台液化天然气泵在不同工况下进行了全流场数值模拟．分析了诱导轮的压力分布和汽蚀性能，得到了温度升高最大区域屏蔽套间隙内介质的温度、压力分布以及介质与电机之间的对流换热信息．分析结果表明：高压冷却润滑回路能满足低温高速屏蔽泵输送液化天然气等易汽化介质的要求,整个流道内不会发生汽化现象.

建立了矩形管多点弯曲成形有限元模型．通过对比矩形管多点模具弯曲成形和整体模具弯曲成形的截面畸变率,证明了多点模具用于矩形管弯曲成形的可行性．分析了矩形管长度、宽度、高度、壁厚和弯曲半径对截面畸变率的影响,结果表明:矩形管越长、管壁越厚、曲半径越大,截面畸变率越小;矩形管截面越宽、越高,截面畸变率越大.对矩形管进行了多点弯曲成形实验,结果表明：矩形管成形效果较好,成形实验与数值模拟得到的截面畸变率基本一致.

开发了基于图形处理器(GPU)的Cholesky分解并行算法,应用于模态计算程序中,对计算进行加速．算例测试表明该算法相对串行算法计算性能大幅提升,且加速比随矩阵阶数增加而增加,与串行程序相比加速比可达到19.6,此时GPU浮点运算能力达到298 Gflops．GPU程序固有频率计算结果与Abaqus计算结果的误差在2％以内,具有足够的计算精度.

在矩形板锥形冲头撞击试验的基础上,引入Johnson-Cook本构模型和失效模型,采用显式动力有限元方法对锥形冲头撞击过程中矩形板的响应规律以及断裂过程进行了计算．讨论了网格尺寸对于计算结果的影响,并对不同板厚矩形板的耐撞性能进行了比较．结果表明:所采用的材料参数及计算模型能够对撞击载荷下矩形板的动态断裂过程进行准确地预报；增加板厚能显著提高矩形板的耐撞性能及抗破坏能力.

利用Longuet-Higgins分布将表征长期海况的波浪散布图分解为单个规则波的散布图,以此进行深水立管的疲劳分析,并与雨流法的计算结果进行了比较．结果表明：波浪散布图的离散应充分考虑系统响应的影响;若将波浪散布图离散得较为理想,则采用该方法计算得到的疲劳寿命将和雨流法的结果非常接近,且离散的越精细,其结果也和雨流法的越接近．该方法计算速度快、占用硬盘空间少,可用于实际工程中深水立管的疲劳分析.

在潜艇六自由度空间运动方程基础上,将潜艇的功能子系统分解为航向控制、横倾控制和潜浮控制3个子系统．针对3个功能子系统分别提出了潜艇大攻角非安全运动状态下的非线性鲁棒滑动控制算法,使得潜艇可以在较短的时间内由大攻角非安全运动状态转变为无攻角安全运动状态．在整个自动控制过程中,非线性鲁棒滑模控制器给出的指令舵角合理、无抖动．仿真算例验证了所提出算法的有效性.

依据混合方法的基本原理,将计算模型划分为统计子系统和确定子系统,并给出混合方法的系统方程．应用能量平衡原理及互易原理,求解系统方程的能量,进而获得混合计算模型的响应预报．与统计能量法相比,该计算模型具有相对较少的自由度、较高的计算效率和精度．数值计算和模型试验结果表明:阻振质量基座对双层圆柱壳结构具有明显的隔振特性,采用含阻振质量的基座结构能有效阻隔结构中振动波的传递.

将电-力-声类比方法应用到超声液位传感器的建模中,建立了超声液位传感器的等效电路模型,并借助傅里叶变换和逆变换推导了传感器的频率响应和瞬态响应关系式.对关键结构参数进行了分析,结果表明:压电元件厚度与谐振频率成反比;机械品质因数会影响超声液位传感器输出电压信号的峰-峰值和余振特性,选用机械品质因数为700左右的压电陶瓷,可以兼顾传感器输出信号峰-峰值与余振特征;通过优化工作间隙,输出电压峰-峰值提高了40％.

为改善全垫升气垫船的操纵性,提出了一种基于支持向量机的参数自整定自抗扰控制算法．采用扩张状态观测器观测系统内外扰动并加以补偿,利用非线性误差反馈控制律提高控制性能．利用支持向量机辨识系统非线性关系,建立其瞬时线性化模型．结合最优控制的二次型性能指标思想,实现自抗扰控制参数的自整定．仿真结果表明：在恶劣环境扰动下,所设计控制器能够实现全垫升气垫船航向的精确控制,调节时间短、超调量小、自适应性强.

为了实现潜艇湍流噪声及其等效声中心的数值预报,在分析SUBOFF潜艇拖曳和自航状态下涡量场的基础上,采用大涡模拟与声学边界元相结合的方法,在频域内预报了流噪声空间分布、测点谱源级曲线和声指向性,求取了等效声中心位置并分析了其受螺旋桨旋转作用的影响．计算结果表明:附体与艇体结合部马蹄涡和附体端面诱导项链形涡对是潜艇涡量场的主要特征,且马蹄涡系具有较高的强度和稳定性;附体尾涡脱落频率存在19.22 Hz的线谱,且在尾涡测点谱曲线中得到明确体现;随着频率增加,流噪声蝶形指向性对应的辐射瓣状区间数随波数增加,且正横方向声压要强于首尾方向;流噪声等效声中心位于距艇艏0.46倍艇长处,在10 Hz～1 kHz内总声源级为95.09 dB;艇艉桨对附体马蹄涡系影响较小,但促使等效声中心迅速移至艇艉.

试验分析了高温后活性粉末混凝土(RPC)的外观、质量损失和抗压强度随温度的变化情况；利用扫描电镜(SEM)研究了经历不同高温后的RPC微观结构变化和物相组成．结果表明:经历温度低于400 ℃时,水泥水化反应和火山灰反应互相促进,RPC微观结构得到改善,抗压强度较常温时有所提高;经历温度为400～800 ℃时,C-S-H凝胶由连续块状变为尺寸较小的分散相,钢纤维与基体粘结界面处的裂纹逐渐形成并扩展,聚丙烯纤维融化后的孔道加剧了RPC的内部缺陷,RPC微观结构不断恶化,抗压强度逐渐降低.

以国内习惯采用的s-lgt失效准则为基准,给出了不同失效准则下单桩承载力的目标可靠度和安全系数的计算方法．算例分析表明:利用不同的失效准则确定出的目标可靠度和安全系数不同,且相差较大,但是桩基安全性并没有发生变化,只是采用的衡量标准不同．桩基设计时,首先要确定所采用的失效准则,利用不同的失效准则得出的设计参数是不同的.

针对不同混凝土保护层厚度,分别进行了12个拔出试验和18个推出试验,并对试验结果进行了对比与分析．结果表明：当保护层厚度较小时，无论是拔出试件还是推出试件，均发生劈裂破坏；当保护层厚度较大时，推出试件钢筋被缓缓推出，混凝土没有开裂；增加混凝土保护层厚度既可以提高钢筋的受拉粘结强度,也可以提高钢筋的受压粘结强度；混凝土保护层厚度在一定限值范围内对钢筋受拉粘结强度影响较大.

基于边界面概念和连续损伤力学理论,建立了由应变控制的混凝土拉、压疲劳损伤本构模型．在此基础上,通过对应变能释放率Perzyna黏性规则化来考虑混凝土的应变率效应,从而获得了可以研究材料静力、动力和疲劳特性的统一混凝土疲劳损伤本构模型，并用C++语言编程对考虑应变率效应的混凝土本构关系和试验实例进行了计算和比较，结果表明该模型能较好地模拟混凝土应变率效应.

通过对空腹和内嵌墙板的钢筋混凝土框架进行低周往复试验,分析柔性连接的内嵌蜂巢夹芯墙板对框架结构抗震性能的影响规律．通过对有、无内嵌墙板的2组框架物理试验结果的对比分析,结果表明:加载初期内嵌墙板即与框架协同作用,提高了框架弹性工作阶段的抗侧移能力;内嵌墙板框架最终极限状态下的承载力高于空腹框架,2组框架的侧移无显著差异;内嵌墙板对框架刚度退化速率和退化程度影响不大,这是由于框架试件的刚度退化主要来源于框架构件混凝土的开裂和钢筋受力变形等.

采用RF磁控溅射法在载玻片上制备了可用于电极材料的掺Al氧化锌(AZO)透明导电薄膜,并对不同衬底温度和溅射功率下制备的AZO薄膜结构、光电性能进行了表征分析.结果表明:各种工艺条件下沉积的AZO薄膜均具有明显的(002)择优取向,没有改变ZnO六方纤锌矿结构；薄膜电阻率随衬底温度升高而减小,随溅射功率增加先减小后增大,衬底温度400 ℃、溅射功率200 W时最小,为1.53×10-5Ω•m；可见光平均透射率均在80％以上,光学带隙与载流子浓度变化趋势一致,最大值为3.52 eV.

针对多频率高频地波雷达的工程应用,提出了基于自适应遗传算法的阵列无源校正方法．该方法将阵列幅度和相位校正问题转化为多元参数的联合估计问题,利用遗传算法得到了该优化问题的最优解估计．现场实测数据表明:与定点浮标观测结果相比，校正后多频率高频地波雷达海流探测性能大幅提高，在频率为14.2 MHz下,相关系数由0.77变为0.85,均方根误差由29.25 cm／s降到21.62 cm／s;在频率为22.5 MHz下,相关系数由0.86变为0.94,均方根误差由24.59 cm／s降到17.58 cm／s.

为了快速准确地提取荧光原位杂交(FISH)图像中的荧光染色基因,提高临床医学上诊断病变的效率,针对FISH图像固有的模糊特征,提出了一种基于改进遗传算法的多维多阈值模糊自适应提取算法.首先根据灰度直方图的分布特性,提出相应的自适应窗宽选取算法,确定阈值搜索的范围;然后通过设计的模糊隶属度函数,将图像分割成若干不同的区域;最后采用最大模糊熵准则,并借助优化后的自适应遗传算法,寻找确保基因目标最大信息量的分割阈值.将分割结果与其他几种常用分割算法进行比较,并采用分类概率的数学测量方法定量分析,结果表明：在标准噪声干扰下,该算法的错误划分概率仅为0.042 1,可以更加准确和高效地对荧光基因进行提取.

为提高路由器的性能,提出了一种改进的非对称多通道路由器结构,并给出了相应的排队论分析模型,用于片上网络设计方案的性能评估．通过将非对称多通道路由器输入端口中特定输出方向的通道由单个扩展到一组,降低了该方向上的队列头阻塞;通过分析该结构的各种阻塞、报文到达率和服务速率,并借助M／G／1／N排队论模型构建了对应的分析模型．给定通道组中合适的通道数量,该结构可有效降低报文平均延时、提高饱和吞吐率;结构的分析模型与仿真结果之间的平均相对误差小于6.4％.

针对并联混合动力汽车(PHEV)控制策略与传动系统参数优化问题,建立了以最小化燃油消耗与污染物排放量的多目标优化模型,研究基于多目标进化算法的PHEV控制策略与传动系统参数优化方法.采用ADVISOR仿真并将仿真所得的燃油消耗与污染物排放量作为候选方案的目标值,基于帕累托支配性原理判定候选方案的优劣,限定待优化变量的取值在PHEV生产精度要求范围内.实验结果显示:优化后的系统1×105 m燃油消耗平均降低了22.32％,污染物CO,HC与NOx排放量平均降低了22.06％,7.98％和7％;电动机工作效率由0.18提高到0.52以上;系统总效率平均提升了22.99％.

针对水下无人潜航器(UUV)路径跟随问题,提出了一种基于模型的非线性反馈跟随控制方法.考虑UUV两输入、三输出的非线性跟随模型,选择与输出误差和控制误差相关的性能指标函数,利用基于最小化指标函数的非线性广义预测控制算法设计路径跟随器.针对UUV跟随模型简化后不确定性对路径跟随效果的影响,在控制闭合回路中提出了基于积分形式的水动力参数辨识方案,以减小路径跟随过程中规划路径和实际跟随路径之间的位置误差.最后,通过湖试验证了所提出方法的有效性.

针对求解时谐涡流场问题,提出了一种复系数径向基配置法.根据时谐场计算中复数的实部和虚部表示的不同含义,选取不同尺度的径向基函数,将基于MQ径向基的复系数配置法应用于时谐场问题求解中,给出了相应的离散模型．在金属长方柱算例中,将数值解与解析解进行对比,发现2组解符合较好，结果验证了复系数径向基配置法的正确性和有效性.

以320 V／100 A•h磷酸铁锂动力电池组为研究对象,在电动汽车动力电池性能测试试验台上对电池组容量效率、开路电压及电压性效率等特性参数进行了测试．采用二次多项式构建了电池组放电效率模型,描述放电效率与电流及电池荷电状态之间的关系.利用实车测试的电池组放电电流对建立的模型进行了验证,模型的放电效率计算值与实测值的最大相对误差为0.8％,建立的模型是有效的.

分析了浮力调节装置实验系统的功能和结构,建立了数学模型．为了使控制器参数能够适应系统模型的改变,设计了基于遗传算法的自整定PID控制器,针对其液压系统中的多余压力提出了基于结构不变性原理的控制策略．对实验系统的控制模型进行仿真分析,结果表明:所设计的控制系统能够克服多余压力和模型参数时变2大控制难点,在不同的工况下能够始终保持良好的控制性能.

针对DIRECT全局优化方法估值次数多、收敛速度慢的缺点,提出一种基于径向基函数元模型的改进DIRECT算法．通过分析DIRECT算法的采样点信息,从中识别包含局部最优或全局最优点的最优区域．收集最优区域中的采样点构造径向基函数元模型,并在该元模型上搜索全局最优点,从而提高了DIRECT算法的收敛速度．最后,将该方法应用于数值计算以及压力容器的优化设计,结果证明了该方法的实用性与工程有效性.

鉴于Morpho蝴蝶翅膀呈耀眼蓝色光泽与蝶翅表面的微纳结构有密切联系,提出了一种服务于仿生微纳制造的优化设计方法.根据生物结构的形状与尺寸,结合微纳制造中的工艺约束,建立了便于制造的仿生模型.使用严格耦合波分析对仿生模型进行光学仿真计算.在此基础上,以提高仿生结构的蓝光波段(特征波长为470 nm)反射率为目标,利用遗传算法对仿生模型进行了优化设计.所得到的最优结构反射率波峰均位于470 nm附近,且反射率明显高于仿生结构.为了分析最优结构的蓝光波段高反射率机理,研究了不同层数最优结构的几何特征,计算了部分结构的磁场强度分布,确定了结构中影响反射率的主要参数.