为了提升造雪机多喷嘴雾化效果，利用离散相模型（DPM）及泰勒类比破碎模型（TAB）构建了三维瞬态多相流模型，并结合试验验证，系统分析了喷嘴呈直线、环形、直角三角形及等边三角形排列时雾化特性的变化规律，同时探究了安装高度与距离差异对雾化特性的调控作用。结果表明，同一平面内，等边三角形与环形排列展现出较好且相似的分布均匀性，其中，等边三角形排列的索特平均直径SMD较大（94.31 μm），雾化效果较优；直角三角形排列在远场区域大粒径液滴占比达72%，液滴聚合效应较强；而直线排列的SMD最小（92.8 μm），液滴破碎效果最优。同时，喷嘴安装高度与间距差异对整体雾化特性影响有限，但可以有效调节雾化干涉行为。研究结果揭示了喷嘴几何布局对多喷嘴协同雾化特性的影响机制，可为造雪机喷嘴布局设计提供参考。

为提高煤泥分级旋流器的分离性能，提出一种蜗壳式入口旋流器，通过设计蜗壳结构强化颗粒在旋流器入口过程的预排列，设计下倾结构降低入口紊流，以提高旋流器分离精度。同时，采用实验室试验探究了蜗壳结构参数对分离性能的影响规律。结果表明，随蜗壳包角增大旋流器处理能力提高，溢流产率及浓度增加，蜗壳包角为180°时分离精度最高，粒径<15 μm颗粒分级量效率达到88.80%；随下倾高度增大，旋流器分离性能呈现先升高后降低的趋势，下倾高度为47.5 mm时颗粒分离效果最佳。经工业验证，相比渐开线入口旋流器，蜗壳式旋流器底流夹细和溢流跑粗现象得到改善。研究可为蜗壳式旋流器的优化设计及应用推广提供参考。

针对传统文丘里分液头在蒸发温度较低工况下存在的制冷剂流量分配不均问题，及其导致运输用制冷机组在冷冻模式运行时出现制冷量不足、排气温度过高等技术瓶颈，设计了一款具备气液分离功能的分液装置，对原有机组文丘里分液头进行了替换，搭建了性能测试试验台，进行了冷藏模式和冷冻模式下的试验测试。试验结果表明，相较于采用文丘里分液头的原机组，采用新型分液头的机组随着旁通调节阀开度的增大，制冷量显著提升，而排气温度先增加后降低；在20%旁通调节阀开度时，冷藏模式下制冷量提高30.6%、排气温度上升约6 ℃，冷冻模式下制冷量提高38.6%、排气温度上升约4 ℃；在40%旁通调节阀开度时，冷藏模式下制冷量提高21.0%、排气温度下降约11 ℃，冷冻模式下制冷量提高16.0%、排气温度下降约10 ℃。研究为运输制冷机组的高效稳定运行提供技术解决方案。

针对Perry关联式未考虑喷孔尺度与气体温度的耦合作用，在复杂工况下易产生显著设计偏差，难以满足现代飞机防冰系统精细化设计需求的问题，搭建了可变温度的笛形管出流试验平台，构建笛形管全流程一维仿真模型，系统开展20~260 ℃范围内、不同孔径与压比条件下的流量系数及压降特性研究。结果表明，Perry公式在常温（20 ℃）与高温（260 ℃）工况下均存在明显偏差，对质量流量的预测相对误差最高分别达12%和10%，无法准确描述宽温域内的流量变化规律；流量系数随压比增大呈单调升高趋势，其宏观变化本质是微观尺度效应与高温黏性效应相互竞争的结果；常温下孔板尺度效应占主导，孔径越小，流量系数越大，高温下气体黏性效应显著增强，与尺度效应形成复杂交叉作用。基于多工况试验数据，拟合得到综合考虑压比、温度及几何尺寸的流量系数新经验关联式，在试验工况范围内预测精度优于4%，较传统关联式的误差水平降低60%以上。新关联式满足飞机热气防冰系统的高精度设计需求。

针对目前用于高压管路的气流脉动计算方法准确度较低，以及氢储运压缩机管路气流脉动研究不足的情况，开展90 MPa氢隔膜压缩机管路的气流脉动计算与测试研究。提出一种基于实际气体物性的管道一维非定常流动算法，时域求解管路各处脉动气流的物理量。对某氢隔膜压缩机二级排气管路系统，展开90，63.5，46 MPa共3个压力工况下的气流脉动试验测试，并采用自主开发的数值程序进行计算分析。结果表明，测点的压力脉动计算结果与实测数据吻合较好，100 Hz以下低阶谐波的幅值较大；气缸出口处的压力脉动水平最高（峰峰值13.4 MPa），下游缓冲罐降至较低水平（峰峰值2.5 MPa）。管路各处压力脉动随转速变化的情况不同，气缸出口和测点处的压力脉动变化，超过当地平均压力的2%，缓冲罐附近管段随转速的变化较小。缓冲罐使管路最大压力脉动降低25%以上，从抑制最大压力脉动的角度，缓冲罐内径存在最优值。研究结果可为高压氢储运压缩机管路的设计和改造提供技术支撑。

为提升CO₂跨临界热泵热水器系统综合性能，建立以CO₂及CO₂/R41共沸混合物为工质的单级与双级循环系统热力学模型，采用能量和㶲分析的方法，对4种循环系统的综合性能进行计算与对比分析。结果表明，双级循环可有效降低压缩机的排气温度（最多降低61.79 ℃）与功耗，但会损失部分㶲效率；CO₂/R41混合工质则显著降低最优高压（最多降低20.96%），并增大单位制热量（最多增加19.68%），但是会增加压缩机单位功耗；R41的加入对CO₂跨临界循环系统中各部件的不可逆损失率影响很小，4种循环系统中，毛细管的不可逆损失都较大；CO₂/R41双级循环系统具有最高的COP和较高的单位制热量，并兼顾了较低的排气温度与工作压力。研究可为CO₂/R41混合工质在双级循环热泵系统中的应用与优化提供理论指导。

针对当前空冷机组夏季高温工况下冷却能力不足的问题，从熵、㶲角度对三维竖管顺流复合型蒸发式冷却凝汽器进行了性能分析，并结合工程应用工况对其热工性能进行了模拟计算，研究了不同环境空气条件对该装置冷却性能的影响。结果表明：当湿球温度在25~35 ℃范围内变化且其余控制参数不变时，三维竖管顺流复合型蒸发式冷却凝汽器的凝汽压力升高了7.87%；在凝汽压力不变时，湿球温度从25 ℃升至35 ℃，凝汽量降低了10.09%；同时，凝汽过程压损保持在较低的水平。模拟结果在设计工况点下得到校核与验证，与设计参数吻合良好。该凝汽装置受环境温度变化的影响明显小于空冷式凝汽器，有利于提升空冷机组“迎峰度夏”能力，可作为空冷机组夏季尖峰冷却优先考虑的辅助冷却装置。研究可为蒸发冷却凝汽器的设计优化提供理论参考。

针对扁管式蒸发冷凝器在降低空气侧压降与提升综合性能方面潜力显著，但其内在影响机理尚不明确的问题，采用数值模拟方法，系统研究操作参数与结构参数对扁管式蒸发冷凝器性能的作用机理。重点分析空气流速与喷淋量对换热与压降特性的影响，并对比不同结构扁管与圆管的性能差异，以确定最优结构参数。结果表明，空气流速对换热量和压降具有显著影响，喷淋量存在临界值（20 m³/h），超过该值后换热量提升幅度显著减小；在相同工况下，扁管结构较圆管展现出明显的性能优势，总换热量提升11.1%，同时压降降低35.7%。通过参数优化确定扁管式蒸发冷凝器最佳长短轴比值为1.74。研究从机理层面揭示了结构参数对性能的作用机理，为蒸发冷凝器的工程设计与性能优化提供理论依据与数据支撑。

为探究串列阀门间距对管路内流动与噪声的影响，基于IDDES湍流模型和Lighthill声类比理论，结合计算流体动力学与声学有限元方法，对3种不同间距下阀门管路内的内流场及其诱导声场进行求解，并分析不同阀门间距对阀门管路内流诱导噪声的影响规律。结果表明，随着间距增大，阀间低压区减少，下游阀门处低压区面积增大；下游阀门两侧高速区连续性减弱，高速尾流脱落位置提前；上游阀门尾涡在阀间的影响减小，下游涡系发展更充分，涡速与涡量增加；阀间压力脉动强度显著减弱（最大降幅10.38%），阀后脉动压力总级呈增大趋势（最大增幅2.09%）。声学特性上，阀轴、阀盘边缘等过流部件是主要声源；随间距增加，阀间与阀后高声源强度区减小，声压能量集中在80 Hz以内。随着阀间间距增加，阀间测点在2.5D间距时的声压级总级比1.5D和2.0D分别减小8.52%和4.96%；阀后测点在2.5D间距时的总级比1.5D和2.0D分别增大2.13%和1.2%。高声压级区域集中在阀盘边缘及阀轴后方管道上下两侧；随间距增加，阀间高声压区及占比减小，能量减弱，阀后高声压面积增大。研究可为船舶及类似工业管路系统的低噪声设计提供理论依据。

为提升间接蒸发冷却（IEC）传热传质数学模型的精度，建立了考虑喷淋水液膜对流与导热耦合过程的传热传质方程组，并基于喷淋水流量变化推导了液膜流速与厚度的关系式，模拟了液膜流速和厚度对IEC性能的影响，同时，利用试验结果验证了模型的准确性。结果表明，相比原模型，提出的修正模型对二次侧空气状态参数的预测精度最高提升了5.57%；当喷淋水液膜流速从0.1 m/s增至0.4 m/s时，湿球效率与焓效率分别从51%和50%增长至54%和53%；流速继续增至0.9 m/s时，湿球效率与焓效率增长趋缓，最终分别达到56%和55%；当液膜厚度从0.1 mm增至0.4 mm时，湿球效率与焓效率分别从0.81和0.90急剧下降至0.59和0.52；随着喷淋水液膜流速的增加，系统焓效率和湿球效率均提高，而随着喷淋水液膜厚度的增大，导热热阻增大，换热效果被削弱。研究可为间接蒸发冷却器喷淋水系统的优化设计提供参考。

针对高超音速飞机用陶瓷栅板密封结构的栅板间泄漏预测难题，提出融合相似原理与流量因子的数值分析方法。利用Abaqus/RufGen构建三维粗糙表面模型并进行等比例放大，建立同尺度下光滑与粗糙泄漏区域模型；通过仿真计算得到流量因子，结合实际尺寸的光滑通道泄漏量实现了粗糙表面接触密封泄漏的预测。结果表明，相似原理有效关联不同尺度模型的泄漏特性；泄漏量受温度、压强比和间隙高度协同调控作用，在压强比为7、工作温度1 200 K的极限工况下，1.2 μm粗糙度栅板间的泄漏量约为1.3 mm³/s；流量因子随粗糙度增大和温度升高而减小；小粗糙度栅板间通过“间隙收窄+阻力增强”双重效应显著降低泄漏量。研究可为极端环境下接触密封设计提供参考。

针对迷宫密封泄漏量与摩擦功耗的矛盾特性问题，开展了关键参数的协同优化研究，以提高航空燃油离心泵效率。通过理论分析与数值模拟，揭示了密封长度、齿数及表面粗糙度等关键变量对泄漏特性和功耗特性的影响机制。结果表明，单一参数的变动将引起泄漏量和摩擦功耗此消彼长的矛盾结果，因此需要寻找最佳平衡点。据此，采用正交试验设计，量化了关键参数耦合作用对泄漏量和功耗双因素的敏感度，并确立了以综合效率最优为目标的协同优化方法；获得的最优密封参数组合为密封环处长度12 mm、口环处长度14 mm，粗糙度Ra均为3.2 μm。经过试验验证，该优化方案有效提升了离心泵性能，在高效工况区（0.8Q_d~1.2Q_d）相对效率平均提升5.5%，整体上相对效率提升超过5%。研究为高性能、低功耗航空燃油离心泵的设计提供了理论支撑，同时为迷宫密封在其他高性能流体机械中的应用提供参考。

针对家用空调制冷工况下“冷风直吹”导致的人体不适问题，提出一种双层导风板柔风结构。基于气流柔化与人体热舒适原理，提出舒适风速分级；采用Fluent软件对双层导风板开展参数化仿真，分析喷口宽度、喷口偏置、外层圆孔个数与布局对出风口前1，2，2.5 m处轴心风速≤0.3 m/s的覆盖范围与风量的影响；并在样机上进行风速分布与风量对比试验。结果表明，相对于现有单层微孔导风板，双层导风板的气流柔化率得到了提升，轴心风速柔化42%以上，柔风范围增加25%以上，柔风风量提升43%~65%，整体柔风效果满足A级以上柔风舒适标准。研究可为空调柔风结构的设计提供参考。