采用钠化钙基膨润土和自主研发的聚合物改性钠化钙基膨润土，分析了膨润土掺量和膨润土种类对膨润土浆液及回填料工程特性的影响规律．试验结果表明：通过对不同膨润土掺量下膨润土浆液施工和易性4种参数(pH值、泥浆密度、马氏漏斗黏度和滤失量)的测定，确定了钠化钙基膨润土浆液和聚合物改性膨润土浆液满足施工和易性要求的膨润土掺量分别为10.4%和7%．根据迷你坍落度筒试验，确定了当满足施工和易性要求时，两种竖向阻隔墙材料的适宜含水率区间及控制含水率．土-聚合物改性膨润土回填料的适宜含水率受回填料液限变化的影响更小，更容易在低掺量和低含水率条件下满足施工和易性的要求．

通过对4根FRPG-ECC(纤维增强复合材料网格-工程用水泥基复合材料)复合加固钢筋混凝土短柱和2根钢筋混凝土短柱进行轴心受压试验，研究了纤维增强复合材料(FRP)网格层数和箍筋间距对其破坏形态、承载力和变形能力等的影响．试验结果表明：该加固方式可有效缓解钢筋混凝土柱的脆性破坏特征，FRP网格在极限荷载后逐渐断裂，加固柱破坏后可以保持较好的整体性；FRPG-ECC复合层能有效提升钢筋混凝土圆柱的承载力和变形能力．与未加固柱相比，加固柱的承载力、极限位移和破坏位移的提高幅度分别为5.1%～18.1%，104.5%～221.9%和152.0%～302.8%．最后，考虑侧向约束刚度和混凝土强度的影响，建立了FRPG-ECC复合层约束混凝土强度模型，提出了FRPG-ECC复合加固钢筋混凝土柱轴心受压承载力计算公式，其计算值与试验值符合较好．

为在混凝土宏细观递进多尺度有限元分析中实现基于细观损伤计算结果的宏观损伤定量表征，通过建立混凝土细观有限元模型，开展了混凝土细观损伤演化过程模拟，揭示了混凝土细观损伤在不同受力阶段的演化规律及分布特征；通过基于细观损伤状态的细观模型区域划分，提出了用于定量表征混凝土峰后软化段宏观损伤的分区均匀化方法，进而结合标准均匀化方法，提出了适用于混凝土不同受力阶段宏观损伤定量表征的混合均匀化方法；在混凝土宏细观递进多尺度有限元分析框架内，对混合均匀化方法进行了数值实现．算例分析表明，采用所提混合均匀化方法可同时实现在宏观尺度与细观尺度上追踪模拟混凝土损伤演化全过程.

针对现有盾构隧道变形恢复注浆过程中地层附加土压力形成影响因素不明的问题，分别采用不同含水量浆液和注浆方式开展了注浆单元体试验，并对注浆产生的附加土压力及浆液扩散形态进行了分析．试验结果表明：当采用直接法注浆时，浆液的含水量对其扩散模式影响显著，进而影响注浆导致的地层附加土压力；浆液的含水量越低，其流动性越差，注入地层时发生跑浆的可能性越小，因此越有利于地层注浆附加土压力的形成；当采用囊袋法注浆时，地层中的附加土压力增长平稳，注入相同体积浆液后总体产生的地层附加土压力更大．在满足浆液在注浆管内流动性与可注性的条件下，盾构隧道变形恢复注浆过程中建议降低浆液的含水量，以提高浆液稠度，并考虑采用囊袋法进行注浆．

为了研究十字形矩形钢管节点平面外抗弯性能，进行了支主管截面高度比为中等和大的两个节点试件的往复弯矩加载试验和有限元分析，提出用于节点抗弯承载力计算的全屈服线模型，该模型同时考虑了主管表面和侧壁塑性发展．研究结果表明：两个节点最终为焊缝及其附近主管管壁撕裂破坏；高度比大的节点的承载力和耗能能力强于高度比中等的节点，但延性略差；简单屈服线模型低估了节点抗弯承载力15%～30%，全屈服线模型高估了节点抗弯承载力15%～25%，两种模型的平均值、基于全屈服线模型发展而来的参数化计算式均能较好地估计节点抗弯承载力，误差大多在10%以内．

为明确强振动环境对某特种车辆插装式单向阀工作性能的影响，建立了插装式单向阀在基础振动作用下的数学模型和AMESim仿真模型，分析了当基础振动最大加速度为4g时，不同振动参数及阀结构参数下单向阀的动态响应特性，并通过实验验证了模型的有效性．结果表明：当正向通流，基础振动频率大于43 Hz时，单向阀全工况的流量波动幅值占比小于10 %，不会发生流量波动失效，时均流量相对无振动时的相对偏差小于25%；当流量小时，弹簧刚度越大、阀芯质量越小，流量波动越小；当流量大时，弹簧腔阻尼孔直径越大，流量波动越小；当反向截止时，基础振动会使阀口打开，最小反向泄漏流量达到3.3 mL/min，截止功能失效．振动环境下，可通过适当增大弹簧刚度、减小阀芯质量和增大弹簧腔阻尼孔直径来减小插装式单向阀的流量波动．

为研究偏心误差对直升机齿轮传动系统的动力学影响，建立含齿轮偏心误差的面齿轮-行星齿轮动力学模型，同时考虑了时变啮合刚度及齿侧间隙、齿间摩擦等非线性因素．分别求解偏心误差出现在面齿轮系统和行星齿轮系统两种情况下的动力学响应．用时域图、频谱图、分岔图及最大李雅普诺夫指数图等表征系统在偏心误差下的动力学行为，揭示偏心作用对复杂齿轮传动系统振动特性的影响．结果表明：在部分齿轮偏心作用下，其对应啮合线位移振动位移显著增大，原有周期响应向多周期响应转变，由于各部分的耦合作用，因此系统其余啮合线位移在偏心激励下均出现周期性波动，振动位移表现出不同程度增大，并发生分岔复制现象，从而使得整个系统运动稳定性降低．

为研究进水流道对水陆两栖车水动力性能的影响，基于拖模试验和仿真研究，针对不同航速下加装进水流道前后两栖车水动力性能，以两栖车运动参数、自由液面波形、车身压力分布、纵向速度矢量及流道横截面瞬时轴向速度的变化趋势开展相互作用机理研究．计算结果表明：进水流道对水陆两栖车航行特性影响尤为显著，从运动参数上看，车体阻力明显降低，在弗劳德数Fr=1.220处减阻率达到15.8%；姿态参数和裸车体演变特征基本一致，纵倾角度在Fr=0.683处达到峰值差异8.94%，速度测量范围内升沉幅值最大差异发生在Fr=1.462处，为17.72%；两栖车特殊外形结构影响流道进水均匀性，管内流场的差异随着航速的增加而增大，流动分离区受回流影响发生明显偏移，进而影响出口流场．

针对目前预测算法中船舶轨迹样本分布不均衡、群体交互关系利用率低及预测结果不符合船舶运动学特性等问题，提出了一种基于稀疏图卷积网络(S-GCN)的多目标轨迹预测算法．首先，设计了可学习的非概率采样网络(NPSN)以生成分布均衡的轨迹样本；其次，基于船舶个体与群体的关系提出了船舶集群表示方法以推断符合海事规则的多目标交互方式；最后，采用交互式多模型(IMM)状态估计算法对预测轨迹进行了滤波修正以满足船舶运动学机理．实验结果表明：所提出的算法性能有了较大提升，平均位移误差(ADE)和终点位移误差(FDE)分别为17.06 m和29.49 m，优于S-GCN和其他现有的常用预测算法．

为使研究摆臂式振荡浮子发电装置的水动力性能及输出功率更加贴近实际工程应用，应用计算流体力学方法(CFD)建立了摆臂式振荡浮子发电装置数值模型，建立了摆臂与浮子耦合模型并采用定阻力负载来模拟液压系统PTO(能量输出)中的活塞杆阻力．首先，对所建立的三维黏性数值波浪水池开展了网格和时间步收敛性验证；然后，基于重叠网格技术对摆臂式振荡浮子发电装置的不同吃水及PTO不同作用形式进行了研究；最后，分析了摆臂长度对装置水动力性能及输出功率的影响．结果表明：吃水增加可以使浮子在更短的摆臂长度下启动；在目标海况下，摆臂式振荡浮子发电装置的平均功率随着摆臂长度的增加先增大后降低，当力臂比为3.5时，总功率为10.26 kW，达到最大．

针对潜艇主附体交界处产生的马蹄涡对尾部伴流场的不均匀性有强烈影响，导致潜艇螺旋桨产生振动和噪音的问题，基于数值模拟方法，以SUBOFF潜艇模型作为研究对象，重点分析了不同安装位置及尺寸的消涡整流片对马蹄涡的抑制效果．对于只带围壳的潜艇模型(AFF-2)，当整流片的长度为100 mm且高度为25 mm时，整流效果较好．将设计的整流片方案应用于全附体潜艇模型(AFF-8)，使得尾部桨盘面伴流不均匀性降低25%~80%，说明整流片的安装位置和结构尺寸是影响尾部伴流场不均匀度的主要因素．

为了获得协同控制扰流舵保向特性，利用黏流CFD(计算流体力学)技术构建了船用舵水动力性能预报数值模型．以相应常规舵为研究对象开展网格无关性分析，确定了最佳网格划分策略，并基于试验数据验证数值方法的准确性．基于协同控制扰流舵扰流板灵活可控的特点，在无操舵状态下调整扰流板张开角以获得舵的水动力性能．结果表明：协同控制扰流舵升力、阻力和扰流板旋转轴力矩整体上随扰流板张开角的变大而增加，而升阻比随扰流板张开角的增加呈显著的先增后减的趋势，最大升阻比为4.81，相应的扰流板张开角为16°．通过调整扰流板的张开角可获得和常规舵相同的保向升力及相近的效率．

基于射线声学理论提出一种计算移动介质中声波声压幅值的方法，实现了通过移动介质的声信号数值模拟．从声能守恒定律出发，计算相邻射线组成射线管的横截面积，进而推导出声压幅值表达式．针对Burgers涡和立轴旋涡展开研究，将数值模拟结果与文献算例和实验数据分别对比，验证了本文声信号数值模拟结果的准确性．在此基础上，分析了不同涡流场和声源条件下通过涡流场的声信号幅值比和相位差的变化规律，结果表明：通过涡流场的声信号幅值与马赫数和涡核特征半径相关，根据通过涡流场的声信号相位和幅值变化可对涡流场特征参数进行估计；在满足声波波长远小于涡核半径的情况下，通过涡流场的声信号幅值和时延变化与频率无关．

为了准确探究单晶冰的力学特性，制备了松花江单晶冰试样，通过三维数字图像相关法(3D-DIC)测量了在单轴压缩过程中的全场变形．在亚毫米尺度，基于基面滑移现象，探究了单晶冰的韧脆转换机理和破坏模式．松花江单晶冰的韧脆转换区间为3.0×10-4~2.0×10-3 s-1，破坏模式和抗压强度体现出韧脆转换特性．在韧脆转换区间内发生劈裂破坏，抗压强度达到最大．当应变率低于3.0×10-4 s-1时，基面滑移释放了大部分不均匀应力并发展成断裂面，发生韧性破坏．当应变率高于2.0×10-3 s-1时，基面滑移对裂纹扩展方向的影响较小，发生碎裂破坏．等效弹性模量与应变率正相关．冰试样在达到峰值应力后出现应变软化现象，应力下降率梯度和峰值随着应变率的增加而增加．

为研究喷水推进泵内复杂的精细流场结构，针对一典型喷水推进泵水力模型，采用粒子图像测速(PIV)技术，在喷水推进泵内入口段、叶轮流道、导叶流道及导叶出口四个位置开展速度场的多工况测量，经图像处理及分析，得到了不同位置的速度场及流场结构，并采用本征正交分解(POD)方法对导叶体出口处速度场进行能量分析．结果表明：导叶出口速度场重复性偏差为1.66%，测试方法的重复性精度较高；小流量工况下，叶轮流道内存在由轮毂向轮缘的径向分速度，脉动速度增大；额定流量下，二次流和脉动速度减小，流场趋于均匀；导叶内流场受到叶轮出流影响，在小流量和额定流量工况下，导叶出口一、二阶模态能量占比分别为4.2%，3.8%和5.2%，2.6%．

根据桥梁基本情况及防船撞等级要求，设计了由浮筒、锚链、锚碇、缆索组成的浮筒式拦截系统．建立了浮筒拦截系统和船舶有限元模型，并模拟了船舶撞击拦截系统的动态过程．采用流固耦合方法考虑碰撞过程中流场的作用，分析了不同船舶质量、速度、撞击点、锚碇数量等因素对拦截效果的影响．结果表明：针对不同船舶吨数及碰撞速度，所设计的拦截系统均可以有效阻拦船舶，从而保护桥梁．当船舶吨数从5 kt增加大10 kt，动能翻倍时，拦截网和锚链的最大张力的变化均小于30%，说明该拦截系统有较大的适用性．采用双锚碇式拦截系统的拦截时间、船舶和锚碇的位移均小得多，拦截效果更好，并且锚链和拦截网拉力增加不大．

为了提高时域水动力分析的计算效率，基于三维常数Rankine源建立了时域水动力模型，研究了广义最小残量 (GMRES) 算法及其变型方法在时域水动力模型求解的适用性．以三维圆柱为研究对象，计算其在不同垂荡强迫震荡频率下的辐射力，通过计算结果对比，研究了GMRES方法的在基于Rankine源的时域水动力计算上的适用性．在此基础上，研究了变型算法重启GMRES方法和简单重启GMRES方法的计算精度和计算效率，并针对计算过程中出现的计算不收敛问题，提出了线性方程右端项单位化优化方法．研究表明：优化后的简单重启GMRES方法收敛性更好，计算效率相比于GMRES方法提升了近3倍．

利用参数建立某型化学品船几何模型，针对参数、优化方法及计算工况的选取对优化结果的影响进行分析，确定优化方案，开展多航速变吃水的参数化优化．结合各个不同吃水及不同航速下的优化结果，基于RBF(径向基函数)代理模型生成各个吃水、航速下的响应面，进而完成多个航速下、不同吃水目标函数构建，最终采取NSGAII算法开展多目标优化研究．结果表明：基于不同吃水及航速的工况生成的优化数据结果，利用RBF代理模型对开展响应面模型的构建，对各工况下生成的响应面进行误差分析，均方根误差均小于0.2，且决定系数均大于0.9，满足精度要求；提取优化结果，利用代理模型建立响应面，可以对多个航速下，以不同吃水为因变量进行多目标优化．

以武汉市5个流域城镇化程度不同的湖泊为研究对象，探究城镇化过程对湖泊水体水质及溶解性有机物(DOM)紫外-可见吸收光谱特征的影响；通过东湖水体DOM激发三线态(3DOM*)、单线态氧(1O2)和羟基自由基(•OH)三种光致活性物质生成与光谱特征指数之间的相关性构建湖泊水体光致活性物质量子产率的预测模型，并应用于其他湖泊水体DOM光化学活性的预测．结果表明：湖泊水体DOM平均分子质量和有色溶解性有机物(CDOM)相对贡献均随流域城镇化程度的提高而增大；在模拟太阳光照射下，东湖水体3DOM*，1O2和•OH量子产率与E2/E3(254 nm与365 nm处吸收系数之比)和S1(290~400 nm光谱斜率)呈显著正相关，与a355(355 nm处吸收系数)呈显著负相关；基于上述相关性建立的预测模型对其余四个湖泊水体3DOM*和1O2的量子产率有良好的预测效果．

为了解决蔗渣浆白泥硅含量高、品质差，影响下游利用的难题，同时减少锅炉烟气CO2释放，利用CO2和空气混合模拟锅炉烟气对蔗渣浆绿液进行酸化脱硅固碳处理，并对脱硅后绿液进行苛化反应．结果表明：在反应温度为80 ℃、时间为6 h、通气速率为500 L∙L-1∙h-1(CO2体积分数为10%)、膨润土加入量为0.15 g/L的条件下，绿液脱硅效率为75.34%±2.74%．脱硅后绿液苛化率提高4.5%以上，但氧化钙耗量增加约20%，苛化生成的白泥中碳酸钙质量分数由89.49%提高到98.80%，SiO2质量分数由2.63%下降至0.63%，同时镁、硅、氯、水溶性盐等杂质含量均有所下降，显著改善了白泥品质．蔗渣浆绿液的理论固碳潜力为25.69 kg/m³，吨纸浆所产生的绿液固碳量占锅炉烟气碳释放量4.46%；实际固碳量为15.47 kg/m³，占锅炉烟气碳释放量2.68%．

选取0#柴油作为典型污染物，利用波浪水槽进行了一系列平行试验，通过改变波浪参数系统研究了波高、波频等波浪要素对溢油释放强度的影响机制，并进一步建立了释放通量与波陡、波浪紊动强度间的数学关系．结果表明：波浪扰动显著增加了溢油的释放，溢油的释放通量均随着波高、波频的增加而增加，建立释放通量与波陡、波浪紊动强度间的数学回归模型，分别使用指数函数、线性函数进行拟合，相关系数R2>0.96．油滴粒径分布特征表明：进入水体的油滴大多破碎为极小的颗粒，分布范围为3.2~10.0 μm，油滴粒径体积频率整体呈单峰分布，且随着波高与波频的增加，油滴粒径分布逐渐趋于稳定．

构建了一类由铁片、铂片及碳毡阴极组成的新型双阳极电助芬顿氧化体系．其中，铁片-碳毡在较低电压下运行，溶出Fe2+与投加的H2O2发生均相芬顿反应生成∙OH，∙OH快速降解矿化磺胺甲恶唑(SMX)，同时产生的Fe3+迁移至碳毡表面还原再生为Fe2+继续参与反应．体系中Pt-碳毡在较高电压下运行，维持Fe2+→Fe3+→Fe2+的高效循环利用，铁片则采用间歇式运行模式，防止Fe2+过量溶出，实现铁泥量的减少．双阳极电芬顿体系能在低铁积累下成功处理实际医药行业抗生素废水，化学需氧量(COD)去除率为68.3%，废水可生化性显著提升．

为有效去除水体环境中的有机锡污染物，以三丁基锡(TBT)和三苯基锡(TPhT)为目标污染物，探究亚硫酸钠(Na2SO3)强化高铁酸钾(K2FeO4)对TBT和TPhT的降解效能和去除机制．结果表明：当pH=8，Na2SO3和K2FeO4投加质量浓度分别为40 mg/L和300 mg/L时，TBT和TPhT的去除效果最佳，比单独投加K2FeO4分别提高26.34%和22.16%；在无氧条件下去除效果均低于有氧条件．采用叔丁醇、乙醇和甲基苯基亚砜对氧化活性物种的鉴别可知：对TBT和TPhT降解的主要氧化活性物种为Fe(Ⅴ)，硫酸根自由基(SO4· -)和羟基自由基(∙OH)在一定程度上可以降解TBT和TPhT．通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)的检测，证实生成的氧化活性物种通过攻击Sn-C键而逐步去丁基或苯基的过程，TBT和TPhT最终被氧化为无机锡离子．