基于格子玻尔兹曼方法对柴油机活塞环—缸套之间的润滑与传热过程进行建模并利用有限差分法验证了格子玻尔兹曼方法的有效性。比起传统基于连续介质假设的方法，格子玻尔兹曼方法能够较为准确的处理润滑油膜这种微尺度的问题。采用双分布函数，建立了流速场和温度场的耦合计算模型，并以此为基础，通过对流速场、温度场进行节点内插，实现了较高的精度。主要研究了活塞环的速度大小与活塞环锥度对活塞环—缸套之间油膜的润滑与传热效果的影响。结果表明：随着活塞运动速度的增大，流体动压作用增强，油膜承载能力提高。当活塞环的锥度增大时，摩擦力降低，但是这种降低趋势随锥度的增加而减弱。

The development of digital prototype of proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) can effectively improve its matching efficiency with aircraft power system. In order to meet the demand of the PEMFC digital prototype for high-precision simulation models of its key components, based on the analysis of the structure and working principle of the hydrogen injector, the mathematical model of the hydrogen injector was established according to the continuity equation and energy equation of gas flow. On this basis, the one-dimensional performance simulation model of the hydrogen injector was developed using Python computer language; A test bench for nozzle injection characteristics was set up. Com-pressed air was used to replace hydrogen. The nozzle injection characteristics were tested under different inlet and outlet pressures, and the test data of nozzle gas mass flow were obtained; Through the test data and nozzle gas flow model, the orifice flow coefficient was determined to be 0.89, and the one-dimensional performance simulation model of hydrogen injector was calibrated; The accuracy of the one-dimensional performance simulation model of hydrogen injector is verified through various working conditions, and the accuracy of the simulation data can reach 97%, which lays a foundation for the development of the digital prototype of PEMFC.

涡轮机叶片吸力面在逆压梯度的作用下容易发生流动分离，快速准确地计算分离区域尤为重要。本文以双通道T106叶栅为研究对象，首先对比了RANS与LES求解平均场的差异，提出了一种高保真计算方法evnl-RANS，并改进了雷诺应力线性项中的最佳涡粘系数的计算。然后，使用组合神经网络分别预测目标工况流场的最佳涡粘系数与雷诺应力非线性项，并注入RANS方程重新求解。结果表明，evnl-RANS精度与LES相当，且大大降低了计算成本。

为研究连杆大端轴承的磨损特性和连杆的疲劳寿命，耦合了活塞-连杆-曲轴的刚柔多体动力学模型和连杆大端轴承的混合润滑模型，实现了润滑、动力学和变形的全耦合建模，采用有限元法求解。采用Archard模型研究转速和载荷对连杆大端轴瓦的磨损的影响，采用Basquin模型研究转速和载荷对连杆疲劳寿命的影响。结果表明，标定工况下连杆大端轴承发生混合润滑，轴瓦单循环磨损量为8.95×10^-6um，磨损量随转速的增加逐渐降低，随载荷的增加逐渐增加；标定工况下，爆压时刻连杆的最大应力位于连杆大端和杆身过渡圆角处，最大应力值为216MPa，疲劳寿命为4.45×10^13次，疲劳寿命随转速和负荷的增加而降低。

针对重型天然气发动机的燃烧系统设计开展研究，应用燃烧仿真手段分析了不同发动机转速下，挤流角度对天然气发动机缸内燃烧及流动特性的影响。结果表明：低转速时，低挤流强度有助于在燃烧室内形成更高湍动能，使得火核形成更早，火焰传播速度更快，燃烧持续期也更短；高转速时，挤流强度的影响趋于多面性，高挤流强度有助于提高燃烧室内整体湍动能，但受湍动能分布的影响，着火形成晚于低挤流强度方案，同时由于核心燃烧段湍动能偏低，导致整体火焰传播速度不快，燃烧持续期更长；燃烧设计中，挤流强度的选择需与缸内整体流动强度相匹配，选择合适的挤流强度，这样才能实现更优的燃烧优化效果。

随着发动机技术得到快速发展，其排放法规和经济性也不断得到提升，开发周期不断压缩，探索等效试验成为解决试验资源缺乏、试验能力不足和试验周期过长的重要手段。本文研究了气缸盖热负荷的等效理论，分析了气缸盖等效热负荷的方法，并将该方法用于发动机热冲击试验中台架冷却液流量不足情况下的气缸盖等效热负荷，使气缸盖的热负荷达到与冷却液流量合格情况下的正常热负荷“等效”，为发动机台架的其他等效试验探索奠定了基础。

新型船用低速机控制系统使用EtherCAT进行组网，并在各缸控制器使用分布时钟进行同步的基础上，本文作者对各缸的发动机实时相位进行补偿。第一从站采集转速等相关信号，主站转发该信号，所有从站收到信号后根据本地时钟进行补偿。经过测试，该补偿计算方法能很好的满足船舶关键信号基于相位的控制要求。

着航空活动的增长,航空发动机的颗粒物排放引起了环境和健康的关注。作为通用航空和无人机的重要动力系统,小型飞机发动机排放也亟需关注和采取积极行动。然而,国际民用航空组织(ICAO)最近推荐的非挥发性颗粒物(nvPM)排放标准测量主要集中在大型民用涡扇发动机上,很少研究小型飞机发动机的颗粒数排放。本研究采用标准系统测量了小型涡喷和活塞发动机的nvPM排放。检测了不同负荷工况下的nvPM数目和质量、大小分布以及形态。结果表明,对颗粒扩散损失和弯头损失的验证支持了nvPM测量方法和UTRC模型对小型涡喷和活塞发动机的适用性。涡喷发动机的nvPM EIn和EIm分别在2.0-3.3×1016 #/(kg 燃料)和 8-40 mg/(kg 燃料)范围内,大小分布的GMD在80-130 nm,GSD在1.37-1.44之间。涡喷nvPM的大小更大,形态更复杂,与典型航空煤烟颗粒不同,这可能是由于燃烧效率降低和燃料不完全燃烧导致半挥发物增加以及较低的燃烧温度抑制了碳化。活塞发动机的EIn和EIm分别在1.2-1.5×1016 #/(kg 燃料)和30-120 mg/(kg 燃料)范围内,在低转速下波动较大。GMD在100-160 nm之间,随转速增加而增大,而GSD在1.36-1.46之间略有下降。尽管颗粒数少于涡喷发动机,但活塞发动机的燃烧压强增大促进了碳化,导致nvPM质量略高。这些实验结果表明,推荐的标准测量方法能够代表小型涡喷和活塞发动机的nvPM排放,为未来法规制定提供支持。

随着对飞机发动机排放日益严格的限制,非挥发性颗粒物(nvPM)排放量的测量变得至关重要。然而,在标准的nvPM测量系统中对取样和输送过程中的颗粒损失的定量对中小型飞机发动机提出了挑战和不确定性,特别是中小型飞机发动机排放的颗粒大小与大于26.7千牛推力的民用航空发动机不同。本研究开发了一个纳米颗粒发生系统来代表各种尺寸类型的发动机颗粒排放,以评估不同尺寸颗粒的热弥散和输送损失。该系统可以稳定生成浓度和大小分布范围广泛的nvPM。实验验证了不同加热温度和气流速率下,由联合技术研究中心(UTRC)模型计算的nvPM贯穿效率的准确性。额外的温度校准实验进行了空气和炉温之间的偏差校正。结果表明,温差增大时,贯穿效率降低。在温度校正后,实验数据与理论模型吻合良好,在典型的发动机排气条件下最大偏差为2%,这表明热迁移损失模型对于各种发动机都是可预测的。此外,还研究了输送线中nvPM的扩散和弯头损失。与UTRC模型的比较表明,在气流较低雷诺数层流条件下存在nvPM的惯性沉降。随着雷诺数的增加,实验结果逐渐接近模型计算值。根据颗粒大小和流量,二次流引起的额外弯头损失在1%到10%之间,这为更准确评估中小型飞机发动机的颗粒损失奠定了基础。该研究为通用的nvPM测量方法和取样系统提供了基础。

虽然塑料油底壳在商用车发动机开发中应用越来越广泛，但冲压油底壳在重型柴油发动机工程车市场应用中依然占有较大比重，本文针对某款重型柴油发动机冲压油底壳开裂故障，除了采用传统手段对油底壳材料特性进行复测和生产过程控制检查外，创新性引入台架共振特性测量、应力应变及振动加速度测试，以及疲劳仿真分析等全新分析、测试手段，最终确认了油底壳开裂的真因：油底壳本体振动加速度过大，R角应力幅超出材料应力幅限值。通过采用减振弹簧螺栓，降低了油底壳R角附近的振动加速度和应力幅，解决了该冲压油底壳开裂问题。本次开裂改善，不仅为油底壳开裂的相关改善提供经验，还为油底壳全新开发过程中设计输入的提出及单品验证提供了全新思考角度。