肋结构可以强化单相流动中的传热。为了研究半圆形肋结构对两相振荡流动和传热特性的影响，建立了肋条直径为2,4,6,8 mm冷却通道的二维计算流体动力学(CFD)模型。采用(SST) k-ω湍流模型和VOF+Level-Set模型对两相流界面进行流态模拟和预测。通过可视化实验验证了CFD模型的有效性。结果表明:在通道往复运动过程中，两侧肋条受到冷却油的连续冲击和冲洗;肋条直径为2mm时，肋条两侧的换热效果得到了增强，其换热系数的峰值较无肋条时提高了100.5%。肋径的增大对肋旁和左壁附近的循环平均换热系数峰值影响不大。但由于肋型结构的存在，使得油在平壁面上的流动速度和顶壁面上的撞击强度减弱，导致了平壁面和顶壁面的循环平均换热系数降低。此外，肋径越大，平壁和顶壁的循环平均换热系数减小幅度越大。研究结果可为冷却通道往复运动强化换热提供设计指导。

发动机活塞环-气缸套在上下止点附近通常工作在边界润滑的状态下，由于润滑不足，摩擦副的接触界面难以形成有效的流体润滑膜。此时润滑油中的添加剂会与活塞环和气缸套表面发生摩擦化学反应，产生一层具有保护作用的摩擦膜，同时会对活塞环-气缸套的润滑、接触、摩擦以及磨损情况产生明显的影响。然而，关于表面摩擦膜在不同工况下，尤其在极端载荷下的生成以及去除规律尚不清晰，其对于摩擦以及磨损的影响特性也需要进一步的研究。因此，本文针对二烷基二硫代磷酸锌（ZDDP）添加剂，通过往复式摩擦磨损实验研究了ZDDP 摩擦膜在不同载荷以及温度条件下的生成与去除规律，并分析了在边界润滑状态下，ZDDP摩擦膜对润滑、摩擦以及磨损的影响。实验结果表明，ZDDP摩擦膜的生成与环境温度和接触载荷显著相关。在实验温度范围内（60-140℃），摩擦膜的厚度随环境温度的增加基本呈指数规律增加，而摩擦系数以及磨损深度呈下降趋势。此外，在载荷不大的情况下，摩擦膜的生长会随载荷的增加而受到促进。但在极高的载荷下，摩擦膜的生长反而会被抑制，磨损深度也会持续增加，摩擦副存在发生胶合失效的风险。

为了研究气液固多相流在活塞内冷却通道中的流动特性，采用高速摄像机对简化的冷却通道进行了多相流流动可视化研究。利用matlab软件对采集到的图像进行了图像处理，提取出固体颗粒运动的轨迹。分析了去离子水、50%甘油水溶液、59%甘油水溶液三种不同的振荡介质在不同的电机转速和不同的填充率下的振荡流动特性。研究结果表明，振荡介质的黏度、填充率、电机的转速都能显著改变多相流的流动形态；在相同条件下电机转速的增加，气液固多相流速度增加，腔内雷诺数较大，多相流流动进入强湍流状态；59%甘油水溶液即使在较高转速条件下，雷诺数也较低，流动也未进入强湍流状态；随着振荡介质填充率增加，气液固多相流运动距离受到限制，速度降低，冲击上下表面的强度减弱。

船用SCR模型在尿素喷射量控制，脱硝效率和氨逃逸预测等方面起着非常重要的作用。但SCR系统内部存在很多不可测量又相互耦合的参数，如氨覆盖率，SCR反应的指前因子和活化能等，导致SCR模型的标定过程非常复杂。为此，本文根据WD10船用柴油机SCR系统试验数据，在Matlab/Simulink软件里建立了PDEs-SCR模型，分析了氨氮比，吸附反应（k0ads），脱附反应（k0des，Edes）和标准反应（k0des，Edes）对模型标定的影响规律。研究表明：SCR系统入口氨氮比控制在0.82~0.9之间效果最好，另外，对氨逃逸的标定影响较大的参数为k0ads，k0des和Edes；对脱硝效率影响明显的参数为：k0std和Estd，并且 k0ads∈[100, 3000]，k0des∈[7.9E4, 7.9E6]，k0std∈[1.83E8, 1.83E10]，Edes∈[50.4, 70.4]，Estd∈[65.3, 85.3]的区间有利于模型的快速标定。

在新旧动能转换的关键时期，高温燃料电池具有几乎零污染、可以适应多种燃料、不需要贵金属作为催化剂、能量转化效率高、系统简单等优点，因此，将其应用于交通运输领域可行性很强，且具有良好的远景。本文主要的研究内容包括，两种传统高温燃料电池，即固体氧化物燃料电池和熔融碳酸盐燃料电池，和近些年被提出并研究的高温质子交换膜燃料电池技术，针对这三种燃料电池的发展现状，和应用于交通运输领域时的优、缺点进行详细的探究，分析其目前需要攻克的难点，以期为后续的开发研究提供良好的参考和突破方向。

为了研究氢内燃机工作过程，通过三维模拟仿真研究了当量比、进气压力和压缩比对于氢发动机燃烧性能的影响，结果表明：随着当量比的减小，发动机的缸压和放热率峰值降低，滞燃期和燃烧持续期延长。进气压力增大后，混合气分层更加明显。进气压力从0.14 MPa增大到0.30 MPa，最高指示热效率从39.2% 提高到40.5%。随着压缩比的提高，最高指示热效率从压缩比9.8时的37.8% 提高到了压缩比12.0时的40.7%，最佳点火时刻随着压缩比的增大从 -2 °CA ATDC推迟到3 °CA ATDC。

为了研究柴油机失火故障对轴系扭振的影响规律，分析了柴油机轴系激励力矩的作用原理和不同运行工况下的轴系扭振特征。通过建立柴油机轴系的集总参数模型，采用纽马克数值计算方法求解扭振方程，计算了正常和失火工况下的曲轴激励力矩及轴系瞬时转速，分析了柴油机轴系在正常和失火状态下的激励力矩和转速响应的变化特征。通过台架实验测试并分析了在不同发动机转速、负荷和失火模式下曲轴的扭转振动特征。结果表明失火将会引起柴油机轴系低于主阶次的扭转振动增大，不同的失火模式表现出不同的扭振特征。

本研究聚焦于某大功率高速船用柴油机，研究目为确认若干组燃烧室型线和喷嘴规格，作为后续设计和测试工作的输入。相关工作以该柴动机的一维性能分析结果及缸内基本结构设计为输入，以单缸功率、爆发压力和排放优化等柴油机燃烧特性相关的技术要求为边界，分析了三组燃烧室型线和九组喷嘴规格的数值分析结果。结果表明，Bowl 02匹配9孔140°3500cm3/30s的组合具有较低的指示油耗、NOx排放以及较好的空气利用率，不过壁面传热较多，因此拟以该组合进行后续全网格燃烧模拟工作，其循环换热系数和气侧温度平均结果可用于缸盖、活塞环、气阀、活塞等零部件设计输入；同时，考虑到仿真计算偏差及零部件的制造偏差等因素，另选取了一种活塞碗型线和四种喷油嘴规格为设计方案，将在未来的单缸机试验台架上做进一步的比较和验证。

随着国六排放法规的到来，发动机排放物的控制变得更加严格，并将曲轴箱通风作为排放控制装置，原有的国五曲轴箱通风系统已经不能满足现有排放法规的要求，因此对曲轴箱通风系统的重新设计显得尤为重要。本文以某国五柴油发动机为例，开发了一套完整的满足国六排放法规要求的曲轴箱通风系统。该系统由预分离、精分离和回油结构三部分组成，在设计上以改动最小、达成国六法规为目标，将CFD性能仿真作为设计参考，同时搭载台架试验测试，设计开发了一套适合此款发动机的曲轴箱通风系统，通过该设计，为国五柴油机曲轴箱通风系统排放升级提供设计参考，并对其他发动机开发流程具有指导意义。

在嗅探式尾气遥测系统中，存在多种误差因素造成最终测量结果出现不准确现象。本文根据嗅探式尾气遥测系统的工作原理和主要误差进行分析，首先设计了尾气遥测系统的主体结构并确定了主要的设备选型，随后根据设备的工作电压和工作方式设计系统整体工作电路。通过研究嗅探式尾气遥测系统的主要工作逻辑，设计出了系统的程序架构，并根据程序架构进行系统程序开发和上位机程序开发。在核心算法中，通过多维度的系统误差分析，采用算法滤波、交叉影响补偿、污染物转化研究等多种方式进行误差补偿，大大提高了算法精度。