泄水建筑物水垫塘底板稳定是实现泄洪消能防冲的关键所在，反拱底板工作条件复杂，其受力和破坏过程表现为高度非线性、耦合性．针对工程实践中所关注的水垫塘反拱底板安全问题开展了系统的研究．揭示了反拱底板在复杂工作条件下的受力机理和失稳模式；研究了水垫塘内的水动力荷载特性；基于粘结滑移、非线性接触理论，提出一种适用于反拱底板结构体系的非线性耦合静动力分析方法，该方法可反映水动力荷载-底板-锚筋-基岩（拱座）的耦合作用和底板结构失稳的动态过程．该方法充分考虑了多种非线性因素及静动力耦合效应，全面揭示了水垫塘反拱底板的工作条件、受力机理、失稳动态过程、影响稳定性的关键因素．

同时发生的颗粒凝并和沉积所导致的离散系统动力学演变过程数学上可由通用动力学方程描述．Monte Carlo算法是求解通用动力学方程的一类重要方法．然而，常体积法由于模拟颗粒数目的波动而存在着计算代价和计算精度无法协调的矛盾，常数目法由于计算区域的不断收缩或扩展而难以工程实际应用和科学定量分析，且这些Monte Carlo算法均依赖于子系统概念而大大限制了其扩展性和应用范围．发展一种多重Monte Carlo算法求解同时考虑凝并和沉积的通用动力学方程．该算法引入加权虚拟颗粒的概念，基于时间驱动，在颗粒尺度分布时间演变过程中同步保持恒定的虚拟颗粒数目和稳定的计算区域体积，这使得MMC算法具有考虑边界条件、颗粒尺度分布空间扩散、甚至颗粒一流体动力学的可扩展性．利用多重Monte Carlo算法对几种特殊工况进行数值模拟，结果与

提出了一种研究二维弹性动力学散射问题的边界元法，其中，散射体或侵入体散场以Ｈｕｙｇｅｎｓ原理积分形式表达，虚拟场源以适配边界条件来求取，该间接边界元法可以高精度计算包括多次散射在内的全波场。通过对不同空间与尺度分布裂缝所诱导的地震波散射数值计算表明：该方法具有计算多次散射波场的能力，尾波（多次散射波）频率及延续长度受控于裂缝位置及尺度；等效介质弹性参数受控于散射体不同的统计分布。

在流体力学领域，流体自由面变化是非常重要的物理现象．研究了矩形池内由液池两端温度差引起的热毛细对流的流体表面变形和表面波问题．该液池的水平横截面尺寸为52mm×42mm，液池内盛有液层厚度为3．5mm的1000号硅油．实验过程中液池两端温度差逐渐增加，液层内流体的流动从稳定的对流逐渐转变为不稳定状态．实验中将Michelson光学干涉测量技术与图像处理技术相结合，发展形成一种实时诊断流体表面形貌的实验测量系统．应用Fourier变换方法对激光干涉条纹图像进行了计算和分析，得到了流体表面变形和表面波的定量的实验结果．实验结果表明在热毛细对流的发展过程中，首先出现流体的表面变形，液池两端温度差达到一定值之后，在该变形的基础上，会有表面波的信息叠加在其中，该表面变形和表面波与流体的温度梯度、表面张力等有直接的

研究了水滴和花生油液滴在冷铜表面的冻结过程．实验中观察到水滴冻结时与冷表面接触的底面形状不变，但在垂直于底面的方向上发生明显生长．冻结的末尾阶段水滴顶部出现小的突出，但花生油冻结时几乎不发生形状变化且无突出产生．提出了对此现象的解释，认为形状变化和突出的形成是冻结过程中相变造成的体积膨胀和表面张力共同作用所致．采用这一理论建立了相应的数学模型，计算出的水滴冻结后的形状与实验结果能够很好地吻合．对实验中观察到的液滴突出部霜的生长快于其他位置的现象进行了分析．

介绍了超高频脉冲管制冷机实验研究中的新现象，分析了这些新现象的产生原因，发现了脉冲管制冷机中存在第三种直流效应．分析表明第三种直流效应不仅降低了脉冲管制冷机的性能，还会引起脉冲管制冷机制冷温度不稳定．利用流体网络理论和简化的蓄冷器流阻模型说明了第三种直流效应的产生机理主要是脉冲管制冷机系统不对称的交变流动阻力．最后探讨了第三种直流效应的抑制方法．

首先利用修正模型系数的RNGκ-ε湍流模型对轴流转桨式模型水轮机进行了全流道三维非定常湍流计算，经与模型实验结果对比，表明所采用的数值方法和计算结果是准确可靠的．进一步对比分析原型和模型水轮机的计算结果，可以看出原型水轮机压力脉动和模型水轮机压力脉动具有相同的传播规律，但是幅值并不存在相似关系．考虑机组的实际运行状态，在最后部分给出了在考虑转轮流固耦合效应影响下，预估的原型轴流转浆式水轮机压力脉动结果．通过与未考虑流固耦合效应影响的计算结果对比，发现叶片的弹性变形对于水轮机压力脉动的频率和振幅都有降低作用．

根据材料力学的基本理论,分析了圆棒和圆管的弯曲刚度,选择圆管较佳的内外径之比为0.7,在两者质量相同的条件下,得出圆管的截面刚度是圆棒的3倍.在两者外径相同条件下,得出圆管的质量只有圆棒质量的1/2,其截面刚度却是圆棒的3/4倍.根据弹塑性的基本原理,分析比较了空心圆管与内部充液密封圆管的屈服应力σs,由于液体的不可压缩性和材料的应变硬化效应,增大了充液圆管的屈服应力σs,而使其弯曲强度增大.由于弹复效应,在动态承载情况下,增大了承受冲击载荷的能力.由于液体压强处处相等,而且垂直作用于圆管内表面,缓解了因扁化造成的局部应力集中,增大了抵抗屈曲能力.

根据微分几何和齿轮啮合原理,由针齿及给定的运动,建立了少齿差行星传动的啮合方程及齿廓的通用方程;推导了摆线针轮行星传动的正确啮合条件、啮合线、重合度和啮合端点的计算公式;详细研究了针轮与行星轮为正、负一齿差、二齿差、三齿差等典型少齿差行星传动的共轭啮合理论.提出了形成内摆线和外摆线的通用方法—包络法.同时,给出了摆线针轮行星传动的正确啮合条件,并讨论了啮合线和重合度.研究结果对于摆线针轮行星传动的设计,加工具有重要意义,并对其他少齿差行星传动的啮合理论研究具有参考价值.

从力学原理、设计原理、整机结构、关键零部件的设计和工作程序，系统地介绍了自调式镦压挤胀复合液压机．由于压机设计了顶出缸对下活动横梁调节限位结构，回程拉杆对上镦压横梁的复位结构及镦压缸和气液储能器之间的连通协调结构，这不仅使该液压机结构紧凑，同时节省了上镦压横梁的回程液压缸、下活动横梁的镦压缸，并简化了上凸模与上镦压模分设的液压系统，而且解决了直齿圆柱齿轮在塑性成形过程中齿顶难以充满、齿根易出现微裂纹，以及成形压力过大和模具寿命过低的问题．