针对储气库区落鱼型老井的落鱼水眼有效封堵问题，建立了针对落鱼水眼封堵的高压磨料射流冲蚀射孔封井方法，进行了高压磨料射流冲蚀落鱼钻杆试验研究，以开孔时间和成孔直径为评价指标，分析了射流参数和磨料参数对开孔性能的影响，获得了不同射流压力下磨料射孔的极限喷距图版。结果表明，不同类型磨料的成孔效率不同，磨料的冲蚀破坏能力：金刚砂>陶粒>石英砂，推荐选用硬度较大的金刚砂作为施工磨料；相同射流压力条件下，磨料粒径和磨料体积分数影响开孔效果，推荐工程上采用40~60 目的磨料颗粒，磨料体积分数为6%~8%；减小喷距、增大泵压是提高射孔效率和效果的关键；随着喷射角度的增大，冲蚀效率下降，实际作业中喷射角度建议不超过25°；磨料射流的冲蚀成孔效果随喷距增加而降低，存在极限喷距，预测了10~30 MPa喷射压力下，极限喷距应在24.7~42.5 cm之间；在采取上述措施的前提下，高压磨料射流可在2~4 min射穿⌀127 mm的钻杆本体，10~12 min射穿钻杆接头，成孔直径为11~26.9 mm。研究结果验证了高压磨料射流冲蚀落鱼开孔技术的可行性，可为储气库落鱼型复杂老井封堵提供理论和方法指导。

针对危险废物膏体在进入预分解炉后燃烧不完全，引发水泥窑一氧化碳排放量波动并超标的问题，提出了采用多股气体射流破碎雾化危险废物膏体的方法。根据塌落度与黏度试验结果，确定了配伍含污泥质量分数为40%的危险废物膏体；基于旋转剪切及结构流剪切效应证明了气体射流破碎雾化危险废物膏体的可行性；搭建了雾化特性试验平台，研究了喷嘴数量i、喷嘴离喷枪出料口边缘距离d和推料速度v对雾化角度、喷距、几何形状、颗粒大小及质量分布的影响。结果表明，含污泥质量分数为40%的危险废物膏体塌落度为100 mm，黏度为224 200 mPa·s，屈服应力为219.2 Pa，热值为27.18 MJ/kg，适宜燃烧温度为1 000 ℃，在炉内停留时间至少达到400 s以上，燃尽率最高。基于剪切速率与剪切应力的关系及剪切变稀的现象，判断该流体属于宾汉流体。雾化角度为60°~80°，与理论值70°基本相符，雾化几何形状呈子弹形状。当i值为3时，雾化效果达到最佳；i值为5时，效果次之；i值为2时，雾化效果最差。当d=160 mm时，雾化效果最优；d=240 mm时次之；d=80 mm时则表现最差。雾化效果还受到推料速度v的影响，随着v的增加，雾化效果逐渐减弱。新型喷枪采用交错分层立体冲击射流方法，采用i=3，d=160 mm作为最优设计输入参数。研究结果可为新型气体射流喷枪的研究提供参考。

针对空气源热泵冬季制热运行时因室外机结霜引起的制热量衰减问题，在室外换热器的进口管上安装一个电加热器，以提升蒸发温度，延缓外机结霜，降低除霜频率。搭建试验样机，测试对比有/无电加热时系统的性能，对比恒定工作参数和自动调节的差异，研究电加热功率、压缩机频率、膨胀阀开度、外风机转速对制热性能的影响。结果表明，560 W电加热可使制热时间延长15.1%，平均制热量提升1.6%；在0~735 W功率范围内，制热时间随电加热功率线性增长，平均每100 W加热功率延长制热时间2.4 min。研究可为空气源热泵除霜提供参考。

针对空气源热泵系统在极端工况下制冷效果不佳、能效比（EER）和运行可靠性较低等问题，开发了三压力热泵系统，并搭建实验台。通过试验研究，对比分析了单级热泵系统和三压力热泵系统的制冷性能。结果表明，随着压缩机转速的提高，相比于单级系统，在4 500 r/min时，三压力系统的制冷量提高9.7%，EER提高4.72%，且排气温度降低4.23%；当室外温度大于43 ℃时，相对于单级系统，三压力系统的制冷量和EER提升率增加，室外温度为43，46 ℃时，三压力系统制冷量分别提高26.06%，37.9%，EER分别提高8.6%，20.5%；随着室外温度的升高，三压力系统抑制压缩机排气温度的效果越明显，当室外温度为46 ℃时，排气温度降低12.33%。研究结果可为空气源热泵系统在极端工况中的应用提供参考。

为了提升振动筛板塔的流体力学特性和降低能耗，提出了一种基于电控永磁技术的节能型振动筛板塔。通过磁场有限元模拟得到电控永磁装置平均磁感应强度为1.48 T，满足其作为驱动机构的可行性。随后在内径为55 mm的振动筛板塔中，使用水-煤油体系进行试验研究。结果表明，分散相持液率随振动频率的增加先减小后增大，最高可达16.7%；平均液滴直径则随振动频率的增加而减小，最小值为2.75 mm；由于电控永磁装置的引入，振动筛板塔可以在高于1 次/min的振动频率时进入分散区状态；在低频振动下，振动筛板塔最大传质比表面积为314.5 m^-1；电控永磁装置能耗仅为450.8 J/min，节能效果明显。研究为基于电控永磁技术的振动筛板塔在混合、分离等过程中的推广及应用提供理论依据。

为解决冷藏陈列柜出现故障时维修困难、耗时长，从而导致内部商品变质的问题，提出一种应用于冷藏陈列柜的新型抽屉式模块化制冷系统。对抽屉式模块化制冷系统冷藏陈列柜的压缩冷凝机组、蒸发器、毛细管等制冷系统部件进行了集成设计；搭建抽屉式模块化制冷系统冷藏陈列柜实验平台，在25 ℃与相对湿度60%环境下，研究其对应的拆卸组装特性、食品储藏性能及24 h耗电量。结果表明，提出的模块化制冷系统的拆卸与安装只需要2.3 min，更换冷藏陈列柜双制冷模块最快能够在5 min内完成拆卸与安装；抽屉式模块化制冷系统冷藏陈列柜贮藏的试验包温度能维持在3.8~7.1 ℃之间，符合冷藏陈列柜食品冷藏的要求，且模块化制冷系统能够维持冷藏陈列柜柜内食品温度的均匀性。研究可为模块化制冷系统冷藏陈列柜的广泛应用提供研究基础。

为了解决供冷系统中冷量供需不匹配的问题，通过软件模拟蓄冷水罐蓄、放冷特性，研究穿孔板位置、穿孔板孔径和开孔率对罐内斜温层厚度和蓄、放冷效率的影响，并通过试验加以验证。结果表明：改进孔板结构可以减小斜温层厚度，提高蓄、放冷效率；所研究的蓄冷水罐效果最佳时，孔板的孔径为20 mm、开孔率为40%，设置于蓄冷水罐中间位置，相较于孔板置于下部，蓄、放冷效率分别提高5.2%和5.4%；相较于开孔率为30%，蓄、放冷效率分别提高3.2%和2.1%；相较于开孔率为50%，蓄、放冷效率分别提高6.7%和5.4%。研究结果可为蓄冷水罐的优化设计提供参考。

针对两级离心式压气机高压级的喘振边界的质量流量偏大、两级整体更易发生喘振等问题，研究了叶轮出口安装角这一影响压气机喘振特性的关键结构参数，基于CFD数值模拟方法，采用经典Krain叶轮模型对仿真方法进行了试验验证，探究了高低两级压气机叶轮的出口安装角对两级压气机整体性能的影响。结果表明，在70 000 r/min的设计转速下，各级叶轮采用较小的出口安装角均能提升低流量工况时压气机的效率，只是压比会略微降低；通过设计较小的两级叶轮出口安装角，使得离心压气机在设计转速下，低流量工况（0.02~0.07 kg/s）时效率提升了3%以上；喘振边界流量较之前减小了25%以上，并且优化后压气机叶轮的流动紊乱明显改善，低高压级的最大静态熵增可分别减少50%和25%左右，使得流动损失大大减少。研究结果可为开发PEMFC用两级增压系统提供设计依据和参考。

为优化质子交换膜燃料电池氢气循环系统引射器在低功率区的引射性能，针对40 kW级燃料电池引射器结构参数进行了仿真试验。在给定功率下进行单变量影响试验，分别研究喷嘴喉部直径、混合室直径、混合室长度、喷嘴出口与混合室入口距离对引射器性能的影响，并从上述4个因素中分别选取较优的3个参数进行正交试验，对试验结果的极差进行分析，得到上述参数的最优组合和对引射器引射性能的影响程度的顺序；对优化后的引射器进行仿真试验。结果表明，在燃料电池工作电流为60 A的工作条件下，喷嘴喉部直径、混合室直径、混合室长度、喷嘴出口与混合室入口距离分别取0.8，3.0，18，2.5 mm时，得到最大的氢气回流比为2.315；在上述4个参数中，低功率工况下对引射系数影响最大的参数为喷嘴喉部直径，对引射系数影响最小的参数为喷嘴出口相对混合室入口距离。研究结果可为低功率工况下引射器结构参数的优化提供参考。

为探究文丘里射流器的除盐雾特性，提高除盐雾性能，开展了文丘里射流器的除盐雾特性试验研究和计算流体动力学（CFD）仿真模拟，得出文丘里射流器在不同入口水流量下的空气吸入量的变化规律。提出耦合螺旋混合器的文丘里射流器结构，并验证文丘里射流器耦合螺旋混合器传质性能。结果表明，文丘里射流器的除盐雾效率随气液比增加而不断减小，当气液比从0.25增至1.25时，除盐雾效率由83%降至52%；高气液比下的气液相分层现象导致气液交界面积减少了12.5%，致使除盐雾效率大幅降低；耦合螺旋混合器的文丘里射流器在高气液比工况下仍具有较高的气液交界面积和体积传质系数，尽管耦合螺旋混合器后的吸气量下降了43%，压降增加了9%，但传质速率增加了90%，表明耦合螺旋混合器的文丘里射流器具有更好的盐雾捕获性能。研究可为文丘里射流器的优化设计提供参考。

针对某低温透平膨胀机叶轮轴向载荷过大和带豁口叶轮相关性能研究不足的现状，对原半开式叶轮进行豁口结构进行气动设计，得到4种不同豁口深度的叶轮，并对所设计的各带豁口结构叶轮数学模型进行全流道三维数值模拟，分析不同豁口深度对低温透平膨胀机叶轮的膨胀特性、外泄漏特性，以及叶轮轴向力特性的影响。结果表明，叶轮豁口的存在会改变叶顶间隙、叶轮及泄漏通道内部的流场分布；随着叶轮豁口深度比的增加，叶轮效率、功率有所降低，轴向力呈现先增加、后降低的趋势，其中，在带豁口叶轮豁口深度比为0.3时，相较原半开式叶轮等熵效率降低2.9%，功率降低2.4%，轴向力降低38.1%，在满足性能指标的情况下，使得叶轮轴向载荷有效降低。研究为低温透平膨胀机中带豁口结构叶轮的设计分析提供参考。

针对加氢站用90 MPa隔膜压缩机的油缸断裂问题，采用Ansys Workbench有限元分析软件建立高压级膜头的热固耦合模型，对油缸强度进行分析，并提出一种通孔螺栓油缸连接结构，对改进油缸结构进行强度校核。结果表明：当油缸底部圆角尺寸为0.5 mm时，局部应力为1 665 MPa，超过材料屈服强度，导致油缸发生应力集中现象，在交变循环载荷作用下油缸发生疲劳失效；油缸底部圆角增至3 mm时油缸最大应力793 MPa，满足强度要求；改进通孔螺栓油缸连接结构可使相同圆角尺寸的油缸最大应力降低17%，改进结构油缸底部圆角尺寸为3 mm时，油缸最大应力649 MPa，满足强度设计要求。研究可为90 MPa隔膜压缩机油缸的结构设计提供参考。

针对轻烃管道泄漏扩散问题，以轻烃管道为研究对象，建立轻烃泄漏扩散过程概念模型，划分泄漏扩散4大过程，并对相关理论进行分析及公式推导。基于CFD建立大气-管道-土壤泄漏扩散数值模型，对轻烃泄漏扩散全过程进行分析；研究各组分轻烃扩散范围的变化，分析多组分与单组分轻烃泄漏差异。模拟结果表明，轻烃泄漏分3个时期，前期轻烃迅速泄漏扩散，中期基本形成稳定区域，后期800 s形成稳定区域。C3，C5分别为气、液烃扩散范围最大的轻烃；C2~C4单组分扩散范围更大，C5~C8多组分扩散范围更大，多组分轻烃因气化及扩散存在先后顺序，重组分气烃扩散得到抑制，从而扩散范围小于单组分，液烃受高速流出气烃携带作用，扩散范围增大。研究可为轻烃管道泄漏扩散应急管理提供理论依据和技术手段。

为了揭示不同结构阀芯在动态滑移过程中对滑阀内部流场的影响，借助基于重叠网格方法的非定常仿真技术，分析了3种阀芯（典型阀芯、双曲阀芯和涡轮叶片式阀芯，阀门出口射流角分别为90°，45°和30°）移动时滑阀内部流场的动态特性。其中，阀芯和阀腔计算域分别设置在前景网格和背景网格，随着阀芯的运动，阀腔内的流体域相应发生变化，从而达到滑阀启闭的效果。结果表明，1 MPa的进、出口压差条件下，滑阀内部流场速度最大可达50 m/s，对滑阀产生的横向液动力最大可达100 N；阀芯位移大小和方向的动态变化对滑阀内流场的速度、压力和湍流分布影响较大，且圆弧形阀芯（双曲阀芯和涡轮叶片式阀芯）能够明显降低阀腔内最大湍流动能和出口负压回流；典型滑阀在正反方向调节过程中出现流量振荡和负压回流现象，导致流场不稳定，湍动能最大约为400 J/kg；双曲滑阀结构对称，阀口开度相同时，阀芯移动方向对流场的波动特性影响较小，湍动能最大约为330 J/kg；涡轮叶片式滑阀因其较大的入流边界，表现出优越的流量调节、压力分布和湍流抑制能力。研究结果可为高精度滑阀的设计提供理论基础和设计准则。

为了探究桨叶布置方式对自吸射流搅拌桨振动特性的影响，采用试验和模拟相结合的方法，对比研究了桨叶同向（SJI）和交错（PSJI）布置的搅拌槽内流体流动特性及搅拌功耗，并分析了静模态和预应力模态下搅拌桨振动特性的差异。结果表明，桨叶交错布置形成的上冲、下冲射流增加了搅拌槽内流体流动的复杂性；幂律流体工况下，PSJI桨叶周围流体的黏度和搅拌功耗比SJI分别降低1.2%和4.0%，PSJI最大应力比SJI高8.86%；模态分析中，第1，2阶静模态与预应力模态下的振型差异最大，受桨叶布置方式影响，PSJI振型比SJI高出14%~18%；以第6阶静模态和预应力模态下的振型为例进行分析，流动介质对PSJI振型的影响小于SJI搅拌桨，振型最大值均出现在射流出口处；交错布置的桨叶强化了搅拌槽底部流体流动，增强了对幂律流体的剪切稀化作用，降低了搅拌功耗。研究可为搅拌桨的优化设计和应用提供参考。