为了指导运载火箭低温推进剂快速加注技术研制，探析了管路预冷反环状流型稳定性对加速预冷进程的作用机制，搭建了液氮管路预冷测试平台，采用光管和微肋管开展了变工况试验研究．结果发现：当雷诺数Re= 5 000时，微肋管可节约预冷耗时达60%，光管预冷最大换热热流为22 kW/m2，微肋管预冷最大热流达45 kW/m2．此外，微肋管预冷过程中管壁近似线性降温，微肋不会显著增大流动阻力．微肋管强化预冷的机理在于微肋结构可在反环状流气膜层内诱发径向分速度，对气液界面产生冲击，促使气液界面波动或液体撕裂，进而导致液体与壁面更早发生接触换热．当入口流量较高时，推荐采用肋间距较大的微肋管，在确保加速预冷的同时减小流动阻力．

为准确测量火焰覆盖下的锅炉受热面表面温度，采用彩色电荷耦合器件(CCD)相机和红外热像仪同时拍摄火焰图像，获取火焰在0.38~0.78 μm和3.95 μm两个谱段的边界辐射强度信息，并结合DRESOR法解耦求解探测器接收到的火焰辐射和壁面辐射份额，从3.95 μm谱段辐射检测信息中滤除火焰辐射，反演测量锅炉受热面壁温分布．在一台330 MW煤粉锅炉上开展了实验验证，分别测量了水冷壁和屏式过热器的向火侧温度，与热电偶测量结果相比最大偏差为4.1%．在炉膛水冷壁区域靠近侧墙1~2 m的火焰厚度上，利用3.95 μm中波探测器能够避开火焰辐射获得受热面图像．研究不仅对辐射测温技术的发展形成补充，还为锅炉受热面结渣沾污监测提供重要参考．

在传递矩阵模型中引入开口端非线性耗散模型对开口式行波热声发生器理论建模，得到了开口端阻抗实部、开口处体积流率及受末端几何形状影响的压力损失系数之间的关系．对系统谐振频率、内部压力幅值和出口外1 m处声压级的声学特性参数进行了理论分析，并对不同谐振管尺寸和不同锥管锥度进行了实验研究．分析讨论了谐振管长度和直径对系统谐振频率的影响，结果表明：理论模型可以反映谐振管尺寸对谐振频率的影响，计算值与实验值的误差小于5%．锥管可以有效减小开口端的能量损耗，进而显著提高热声装置内部的压力幅值和出口外1 m处声压级，在谐振管直径为46 mm、长度为730 mm及40°锥管情况下，出口外1 m处声压级可以达到110.2 dB．

建立国内某冲击式电站的配水环管、喷针及折向器模型，采用水-气两相模型进行了非定常计算，利用动网格方法研究过渡过程中六喷嘴配水环管产生的流速及压力的动态变化．结果发现：配水环管在关闭过程中，岔管的压力变化仅在进口段管道单纯上升，在进口段后的所有点压力分布遵循同样的规律；动作开始时出现压力下降趋势，之后会出现凸字型的压力变化，在开度关闭至0.5时会出现持续的高频波动，在开度0.375附近会达到压力上升的第一个峰值，在开度达到0.19附近会达到第二个峰值；三维过渡过程计算结果与一维计算方法在压力分布规律上一致．

以水翼侧端的间隙流场为研究对象，采用经过实验验证的空化流动数值模拟方法，获得不同间隙宽度下的流场信息．基于熵产理论分析发现：湍流耗散导致的熵产值占总熵产的比例最高，超过50%，其随间隙宽度的变化规律与总压差反映的能量损失接近，但熵产更能揭示流场的能量损耗细节．分析间隙涡流和空化流动特征可见：湍流耗散主要集中在旋涡外缘和空化末端区域，与旋涡的旋转方向及空化发展的稳定性相关．在小间隙宽度下，应更关注水翼附近的能量损失．随着间隙宽度的增大，空化会影响下游更远的流场，因此间隙宽度的影响须结合能量损失和流动特征进行综合评判．

基于一台缸径为400 mm的船用中速柴油机开展计算流体力学(CFD)数值模拟，研究在进气道喷射氨气、缸内直喷柴油的双燃料燃烧模式下发动机的燃烧和排放特性．计算结果表明：随着氨预混合气当量比增加，氨气的燃烧效率提高，但会导致爆压增高；柴油能量比提高，会提高燃烧效率，但过高的柴油能量比会使柴油燃烧不充分，导致CO排放量增加；适当降低发动机压缩比能延长滞燃期，从而提高燃烧效率和指示热效率．当发动机压缩比为13、氨气预混合气当量比为0.55、柴油能量比为10%时，燃烧爆发压力为18.2 MPa，指示热效率达到47.2%，发动机能够获得较为优越的综合性能．

针对高压降工况控制阀存在的严重空化、高能耗及振动噪声等问题，采用实验研究与LES数值研究相结合的方法对控制阀内空化流动特性开展研究，捕捉空腔初生、发展及脱落等流动细节特征，研究不同空腔演化阶段的流动能量传递与损失特性，分析不同工况条件对阀门流通能力的影响规律．结果表明：控制阀节流空化过程中，阀座喉管与渐扩段区域空化程度较高；空化流动条件下，总机械能损失由节流局部能量损失与空化附加能量损失叠加而成；随压差增大，总流阻中空化附加流阻占比由5.3%逐渐增加至26.7%，空化程度越严重，空化附加流阻越高，造成控制阀总流阻上升与流通能力下降．

为了研究新型多船航行概念“海上列车”在波浪中的运动特性和阻力性能，开发了一种基于功能分解的势黏流耦合方法．选取了Blunt Wigley船型为研究对象，三艘Blunt Wigley以0.1L(L为模型船长)的纵向间距串列组成多船系统．采用自主研发的势黏流耦合求解器HUST-SWENSE与结构化动态重叠网格代码HUST-Overset耦合求解船舶在波浪中的运动．静水中单船和多船系统阻力性能对比发现：串列式“海上列车”中引导船减阻效果明显，而后续单船均有不同程度的增阻，位于最尾部位置的单船阻力增加最大．通过对波浪中单船和多船系统的运动响应、波浪增阻和不同成分波系的对比分析发现：当参数τ>0.25时，引导船的运动特性与波浪增阻特征和单船几乎相同，须根据具体航行海况调整船间纵向距离以达到减阻的目的．

采用数值模拟及试验测试两种手段对椭球体直航及斜航的水动力、表面压力及流场特性进行研究，探讨了速度和漂角对椭球体所受力及扭矩的影响，以及在这些因素影响下表面压力的变化规律．通过PIV(粒子图像测速)测试系统获取椭球体不同漂角时的速度场，与数值方法对比展示了椭球体在不同漂角下的流动分离现象．结果表明：直航条件下，椭球体阻力随速度增加而增加，轴向压力艏艉部高中部低，流动分离现象不明显；斜航条件下，随着漂角的增大，阻力减小，侧向力和转艏力矩增大，迎流面及背流面压力增大，涡量增大且流动分离点前移．研究结果可为潜艇等的操纵性预报提供指导．

针对传统光滑粒子流体动力学(SPH)无法准确定义雷诺数问题，引入亚粒子尺度技术(SPS)对流体黏性进行处理，开发了SPS-δ-SPH算法．分别采用人工黏性、层流黏性和SPS湍流黏性的处理方法对不同雷诺数下的二维圆柱绕流进行数值模拟，分析不同黏性处理方法下的水动力系数的变化并与相关文献结果进行比较．结果表明：SPS湍流模型在较低雷诺数下的升阻力计算结果与实验值较为接近，且在较高雷诺数下有效可靠，SPS-δ-SPH算法适用于黏性绕流问题．在此基础上，将SPS-δ-SPH算法进一步应用于穿透自由液面的三维圆柱绕流问题并得到了较高精度的计算结果．研究结果对解决海洋工程领域的相关问题具有参考价值．

针对喷水推进器模型复杂非线性约束下的推力分配问题，提出了一种区域二次规划方法．将喷水推进器纵向推力的瞬时反向特性视为动态可行域的空间不完全对称变化，根据预求解的结果和所设计的区域分配逻辑，得到局部可行的初值和更为准确的求解可行域并保持其凸性，结合组合偏置优化求解算法最终可以得到满足船舶作业需求的最优分配结果．以一艘装配喷水推进器的动力定位船舶为研究对象进行了仿真验证，结果表明：该算法能够有效地实现推力分配，并且相较于传统迭代优化分配算法，求解精度和收敛速度都得到了较大的提升．

针对船用回转旋臂式起重机双摆吊重装置的减摆问题，分析了吊钩摆动与吊重摆动之间的动态耦合关系，建立了船舶横摇、纵摇工况下的减摆装置动力学准确模型．利用Matlab/Simulink进行三维动力学分析，研究船舶激励、起重机状态、负载位姿和减摆参数对双摆吊重系统摆角的影响规律，最后进行了双摆吊重减摆实验．结果表明：吊重摆动的仿真趋势与实验结果相符合，验证了动力学模型的准确性及减摆方法的有效性，所得结果对工程上的船用旋臂式起重机双摆吊重防摆研究具有一定的参考意义．

基于近场动力学理论，采用近场动力学微分算子(PDDO)求解流体连续性方程与动量方程，建立了二维黏性流体运动的近场动力学模型，流体假设为弱可压缩形式．通过二维方腔驱动、溃坝及低雷诺数圆柱绕流三个经典算例验证所建立的流体计算模型在内部流动、自由表面流及绕流问题上的适用性，并与已有试验数据和数值结果进行对比分析．结果表明：建立的近场动力学微分算子流体计算模型能够有效地模拟流体运动的全过程，速度分布曲线的趋势及极值与已有结果具有较好的一致性，并且同样可以清晰地捕捉到流场中的特征．

为提高船舶全局路径规划的合理性和安全性，提出了一种考虑船舶操纵运动性能的路径规划方法．首先引入偏转力矩和船舶领域对传统的人工势场法进行改进；然后研究了人工势场法与船舶操纵运动模型融合的机理，构建了一种人工势场-操纵运动混合模型；最后通过求解该混合模型完成了船舶在两类典型静态障碍物环境中的路径规划．仿真结果表明：此方法规划出的路径，不仅可以安全避开周围环境中的障碍物，而且与传统人工势场法相比，经过障碍物时拐角更平缓，每一处路径的转向角都能满足船舶操纵运动性能的约束，路径平滑度更高，更符合船舶实际航行工况的要求．

针对目前电网人机协同巡检过程中数据收集量、来源面和复杂度增加，导致绝缘子目标小、遮挡严重、背景复杂、故障难以识别等问题，提出一种基于Yolov5-TBT模型的绝缘子分类及故障检测算法．首先构建了多目标(3种类别+2种故障)的人机协同巡检数据集，为模型训练提供充足的绝缘子图像，提高模型的鲁棒性和泛化能力．然后，以Yolov5模型为基础，增加Transformer编码器，减少复杂背景的干扰；使用加权双向特征金字塔网络(BiFPN)学习不同层级输入特征的重要性，进行更有效的特征聚合；增加小目标预测分支，提高对小目标的检测效果．实验结果表明：改进模型效果优于Yolov5模型，对伞裙破损故障的检测精度提高了19.4%，整体性能提高3.6%．

在对AK-MCS方法进行误差分析的基础上，结合Kriging模型更新对误差的影响，提出了一种新的学习函数及收敛准则．首先，基于Kriging模型的统计特性，进行AK-MCS方法预测失效概率的误差分析；然后，根据训练样本更新对误差贡献的影响，给出考虑区域影响的学习函数，并根据误差贡献的影响差异提出训练样本选择的两步法；接着，综合考虑可靠度分析精度与模型收敛的稳定性，提出一种兼顾误差与失效概率的收敛准则，形成改进的AK-MCS可靠度分析方法；最后，通过4个算例验证了本文方法适用于处理高度非线性、多失效域、较高维度以及有限元工程问题，并且具有较高的精度、效率与稳定性．

针对航空网络中大量的三元组结构，提出三元组相对量测度用以衡量航空网络结构鲁棒性．基于相对熵理论，提出更一般的网络结构变化测度指标，即度分布相对熵和集聚系数分布相对熵，来评价航空网络特征分布的变化．运用复杂网络理论构建国内航空网络模型，采用多种攻击策略对国内航空网络的结构鲁棒性进行仿真实验．结果表明：国内航空网络在各测度与攻击方式中表现出不同的结构鲁棒性，三元组相对量不仅反映了网络结构，而且呈现了网络功能变化；最小三元组边在维持网络运输功能上也表现出重要意义．

针对复杂环境中的无人飞行器航迹规划问题，提出了一种基于改进量子头脑风暴优化(QBSO)算法的UAV三维航迹规划方法．在进化前期，两个种群独立进化，从而提升算法的全局搜索能力．在进化后期，对每个种群中的个体进行排序，每个种群中较优的(排名前50%)个体形成一个新种群，该新种群按照QBSO的进化机制继续进行进化，从而加快算法收敛速度．此外，为进一步提升算法的全局搜索能力，提出了一种改进的待变异个体产生方式．实验结果表明：与基本BSO、QBSO、改进BSO及全局最优BSO算法相比，改进QBSO算法在解决航迹规划问题上具有更高的全局搜索能力、收敛精度和更强的稳定性．

针对目前的交叉口控制方法无法适应于网联人工驾驶车辆(CHV)与网联自动驾驶车辆(CAV)的混行而导致冲突增多、效率下降的问题，提出了一种适用于主干路交叉口的基于多智能体系统(MAS)的CAV混行车流集聚控制模型(MTF-ACM)．构建基于V2V(车对车)技术的混行车流集聚策略，以降低混行车流的随机性．设计虚拟动态预信号，通过时空同步机制对集聚车队进行速度诱导．根据主预信号协同配时策略，使集聚车队以最大可能不停车通过交叉口．研究结果表明：当CAV的市场渗透率(MPR)为60%时MTF-ACM取得通行能力的最佳效益；当交通流量临近饱和状态时，相较于无ACM和CAV-ACM，MTF-ACM平均延误时间和停车次数分别降低30%和50%以上，燃油消耗和CO2排放分别减少20.59%和22.21%．

提出一种具有普适性的索穹顶参数化构形方法．通过分析混合型索穹顶的几何拓扑对结构动力特性的影响，指出混合型索穹顶的设计应遵循“加强短板”的原则，构形参数C中的元素2应尽量布置在靠后位置，并据此对结构的拓扑进行优化．对跨度为71.2 m的实际工程进行了案例模拟分析，结果显示：设计的混合型索穹顶结构在1 kN/m2的均布荷载作用下，最大节点位移小于结构跨度的1/250，结构的前15阶自振频率明显大于对应的Geiger型索穹顶．研究表明：所提出的索穹顶参数化构形方法能够有效得到可行的索穹顶结构，所提出的混合型索穹顶结构具有较好的经济性和良好的力学性能，能够应用在工程实际中．

基于OpenSees平台中的SFI-MVLEM单元，考虑酸性大气环境对约束和非约束区混凝土与钢筋的力学性能、界面间黏结滑移效应和剪力墙抗剪机制等的影响，提出腐蚀RC剪力墙数值模拟方法．考虑主要设计参数与材料强度的变异性和腐蚀程度的不确定性，结合蒙特卡罗抽样与所提数值模拟方法建立了不同服役期下RC剪力墙分析模型并进行了拟静力模拟试验，捕捉了构件不同破坏状态下的层间位移角数据．基于最大似然估计方法对层间位移角数据进行了3种概率分布的参数估计，基于K-S和Lilliefors假设检验选取了威布尔分布作为层间位移角的最优概率分布并获得相应统计参数，建立了不同服役期下RC剪力墙的地震易损性模型．研究成果可为酸性大气环境下的RC结构灾害损失预测和抗震韧性评估提供理论支撑．

为研究梁柱式竹集成材-钢填板螺栓连接节点在弯剪复合作用下的受力机制及破坏模式，设计并制作了4组共12个梁柱螺栓节点试件，以梁柱间隙及螺栓布置为主要参数，对其进行单调加载试验．试验和计算结果表明：梁柱间隙对螺栓节点弯矩-转角曲线影响显著，当梁柱间隙为20 mm时，螺栓节点出现明显的平台段，考虑梁柱挤压区对承载力的正向作用，曲线出现二次增长现象；随着梁柱间隙的增加，初始刚度、峰值弯矩及延性系数等逐渐降低，破坏形态为梁端顺纹劈裂同时螺栓孔壁承压破坏，螺栓出现单铰屈服模式；基于视频图像相关性(VIC-3D)分析得到在加载过程中螺栓节点区域旋转中心不断变化，并给出了螺栓节点破坏发展过程；建立了梁柱节点初始刚度及预测的弯矩-转角曲线模型，具有较好的适用性．