为了研究扩散焊混合式换热器热工性能，基于风洞试验平台开展了扩散焊混合式换热器传热与流动性能试验，并与数值仿真结果进行对比，分析了不同方法获取的传热因子和摩擦因子准则方程对不锈钢平直翅片的适应性。结果表明，扩散焊混合式换热器热负荷随空气侧流速增大而增大，阻力损失增加更为显著，当空气侧流速从8.1 m/s增加至28.2 m/s，热负荷增加了2.9倍，阻力损失增加了9.82倍；在空气侧2 440≤Re≤8 502范围内，基于统计方法获取的传热因子准则方程计算获得的热负荷与数值仿真、试验结果三者之间偏差为0.34%~16.55%，阻力损失理论计算与试验测值偏差均小于3%。试验验证了传热因子、摩擦因子准则方程及数值仿真的模型准确可靠。研究结果可用于指导单相工质扩散焊混合式换热器的热工设计。

针对空间严苛限制下某设备冷却用高速离心泵扬程、效率偏低等问题，开展空化特性分析与诱导轮包角优化研究，通过试验测试与仿真计算结果的对比验证该泵数值分析结果的可靠性。基于汽蚀基本方程、汽蚀比转速与吸入比转速方法，初步计算泵的必需汽蚀余量NPSH_r，并结合CFD空化流场仿真，明确理论计算结果的准确性和空化发生的临界条件。基于此，设计诱导轮，系统研究包角（100°~200°）对诱导轮及整泵性能的影响。结果表明，诱导轮包角显著影响自身与整泵的扬程和效率，包角为140°时，诱导轮自身效率最佳且提供11.86 m的扬程，可满足抗汽蚀需求；装配该诱导轮得到优化后的整泵扬程提升至71.29 m，效率达81.76%，相比优化前分别提升了4.47%，5.44%；优化后汽蚀临界点左移，NPSH_a增至21.37 m，增幅约1.25倍，系统抗汽蚀能力显著增强，扬程与效率均满足设计要求。研究可为高速离心泵在轻量化约束下的高性能设计提供理论依据与工程参考。

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。

针对直通单座调节阀节流型线设计步骤繁琐、设计周期较长的问题，提出一种基于孔板节流模型并结合流阻系数变化的阀芯型线高效设计方法。通过建立任意开度下调节阀有效流通面积的计算模型，推导出等值面积曲线的解析式，进而获得阀芯型面坐标的数学表达式。基于该阀芯节流型线设计方法，初步建立具有等百分比流量特性的DN50直通单座调节阀模型，按照GB/T 30832—2014试验要求设置模拟条件，开展数值模拟分析，并对该调节阀进行流量系数试验测试。结果表明，初始设计在60%开度以下的流量系数模拟偏差超出了IEC 60534-2-4：2009标准规定的允许范围；采用结构特性与固有流量特性相互映射迭代的方法对阀芯型线进行优化后，全开度范围内的模拟偏差降至0.30%~10.78%，符合标准要求。优化后的调节阀在主要工作区间及全开工况下的实测偏差为2.24%~9.66%，符合IEC 60534-2-4：2009标准的精度要求，其流量特性趋近等百分比固有流量特性。研究为简化阀芯型线的设计流程、提高设计效率提供参考。

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。

为了满足特殊工况对中线衬胶蝶阀在小开度5%~15%范围内有流量，且能实现快速响应的需求，分析了常规中线衬胶蝶阀的设计原理，并着重对密封副的结构、密封方式和启闭行程等进行了研究。针对其工艺需求及优缺点，利用衬胶阀座可塑性较好的特点，对阀座进行了改进设计，并详述了改进方案的设计思路、细节和优势。采用模拟结合试验验证的方法，对改进结构和常规结构进行流量分析。结果表明，改进结构5%开度的流量系数Cv与常规结构15%开度的Cv相当；改进后的阀门在5%开度即可产生流量，且在15%开度范围内，改进结构的Cv比常规结构高100%~250%；在 20%~50%开度范围，2种结构的Cv趋于相同；在50%~100%开度范围内，改进结构的Cv比常规结构低10%~25%；通过将实际阀门流量试验数据与仿真分析的数据进行比较，流量变化趋势一致，特别是在小开度区域，验证了该改进设计的可信度。研究结果可以为中线衬胶蝶阀小开度有流量的相关研究提供参考。

为探究电动闸阀的可靠性及轻微故障识别技术的难点，采用可靠性强化试验技术在非破坏条件下开展电动阀门故障模拟试验，成功获取了2种典型故障模式的响应数据，最后采用决策树、随机森林和梯度提升3种机器学习方法，并结合网格搜索和Actor‑Critic强化学习2种优化方案，对试验数据进行了分析。结果表明，可靠性强化试验技术能够在不破坏阀门的前提下，低成本、高效地模拟阀门卡滞和卡死故障；电流与振动特征的组合显著提高了故障识别精度，尤其是在随机森林和梯度提升算法中正常数据识别精度达98%，在随机森林和决策树算法中故障数据识别精度最高达到82%；多特征融合有助于充分利用数据的特性提升模型性能；强化学习在提升随机森林性能方面表现出色，振动特征下准确率提升21%，振动电流组合特征下提升15%，电流特征下提升6%；但在梯度提升树中未能显著改善性能，反而导致其产生一定程度的下降；决策树适合处理多特征组合数据，表现出更高的故障识别精度；而随机森林在单一特征和多特征组合下均表现稳定，训练时间和识别精度均具有较高的鲁棒性；梯度提升树在某些特征类型下的表现波动较大，应针对其特点进行进一步优化；在实际工业故障诊断中，应优先考虑随机森林和决策树算法，结合多特征融合和优化方法以提升分类性能。研究可为电动闸阀的故障识别提供参考。

为提高冷库制冷系统蒸发器的传热性能，设计了一种板式蒸发器，采用模拟结合试验的方法分析了制冷剂质量流量以及空气侧迎面风速对板式蒸发器传热特性的影响，并提出一种带中间通道的优化结构。在制冷剂R22入口干度0.27，温度-5 ℃，压力0.421 8 MPa，质量流量0.017 kg/s，空气入口温度6 ℃，相对湿度80%，流速3 m/s的工况下，对板式蒸发器传热特性进行了研究。结果表明：设计工况下板式蒸发器制冷量为2.86 kW，制冷剂侧压降为1 150 Pa，空气侧压降为412 Pa；制冷剂质量流量增加，制冷量增大，但当制冷剂质量流量增大到0.017 kg/s时增速明显减缓，制冷剂侧压降也增大，且增幅逐渐增大；空气侧进口流速增加，制冷量增大，但增大到3 m/s时增速明显减缓，空气侧压降也增大，且增幅逐渐增大；制冷剂质量流量取值与空气入口条件应相互匹配；带中间连通结构的板式蒸发器与原结构相比，制冷量提升9.4%以上，制冷剂侧压降增加18.3%，空气侧压降增加20.2%；中间连通结构能够提升蒸发器的传热性能。研究结果可为冷库制冷系统蒸发器的研究和设计提供参考。

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。