对跨临界CO2蒸气压缩／喷射制冷循环的理论研究，特别是对喷射器工作特性进行数值模拟，有助于改善实验系统的制冷性能。使用动量守恒和能量守恒方程建立了喷射器模型，同时考虑了系统稳态下喷射器出口干度和喷射系数的耦合关系。比较了不同的CO2冷却放热压力、蒸发温度、喷射器喷嘴效率和扩压效率等对理论循环性能的影响。理论分析表明：优化的喷射系数能显著改善制冷循环性能，蒸发温度和CO2冷却放热压力对系统性能的影响比较大，系统性能系数和喷射器喷射系数对喷射器的喷嘴效率和扩压效率的变化不敏感。

为了解决大多数工程材料真实温度的测量问题,提出了基于BP神经网络的多光谱数据处理方法,分析了随机噪声对真实温度计算结果的影响.结果表明在没有噪声的情况下,训练过的发射率样本真实温度的识别误差在±30 K以内;未训练过的发射率样本真实温度的识别误差在±50 K以内.随着随机噪声的增大,网络的识别误差也相应增大,但训练过的样本其网络的识别误差较小.说明加大发射率样本可以提高真实温度的识别精度.

为了提高跨临界CO2制冷系统性能，对具有补气特性的跨临界CO2制冷系统进行了理论分析。在该系统中，利用节流一分离一再膨胀的2次膨胀方法代替传统的1次膨胀方法，导出具有中间压强的饱和气体，再通过压缩机上的补气孔补入压缩腔，以提高系统制冷系数（COP）。该文研究了朴气压强和补气开始时压缩腔内压强对系统性能的影响并给出优化方案。结果表明：对于给定的系统运行工况，当补气压强一定时，随补气开始时压缩腔内压强上升，在完全补气时系统COP增大，在部分补气时系统COP减小；当补气开始时压缩腔内压强一定时，随补气压强上升，在完全补气时系统COP减小，在部分补气时系统COP增大；存在最佳补气开始时压缩腔内压强和补气压强值，使得系统COP达到最大值。

氢氟烃(HFC)混合物作为长期性的制冷剂替代物,其表面张力数据对于制冷空调设备的设计计算十分重要.该文综合国际上现有的混合物表面张力的实验数据,给出了HFC二元混合物统一形式的表面张力关联式,可以在广阔的温度范围内高精度地再现实验数据,还能精确计算相关纯工质的表面张力.与现有的混合物关联式进行了比较分析.该文所提供的表面张力关联式的计算精度可满足工程应用.

在设计微型阀时,关键点之一是对响应时间进行估算。设计一种热气致动双稳态微型阀,应用热电类比方法建立简化模型,对开阀响应时间进行估算。在流量测量的基础上,建立气流升压模型,计算了流经此微型阀的气体填充一定空间所需要的响应时间。分析结果显示：当加热膜片的厚度分别为8μm和25μm时,开阀响应时间分别为11.4ms和20.2ms。在200kPa压强差下,气流在55.5μL空间内的升压响应时间为7.6ms。对微型阀的性能进行测试,证明了热电类比简化模型能够很好的模拟开阀响应时间,气流升压模型能够对微型阀开阀后性能进行很好的估计。

作为一种高精度的微动机构,柔性铰链机构已经在多个工业领域得到应用。该文针对平面柔性铰链机构,对机构设计中柔度计算方法进行了研究。在分析了一般柔性铰链的柔度计算方法的基础上,利用虚功原理,推导出单个铰链的变形/受力相较于整个机构的变形/受力的关系;利用矩阵分析方法,结合串联机构和并联机构的单元与终端的变形/受力的互逆形式的传递规律,分别获得了简洁的串并联柔性铰链机构的柔度计算公式。针对3种典型的串并联柔性铰链机构,进行了柔度计算和不同机构参数与各方向柔度关系的分析,并利用经典的有限元法进行了对比仿真实验。实验结果表明该方法的计算结果与有限元法最大相差7%,平均相差3%。这表明该方法能够为平面柔性铰链机构的设计和结构优化提供参考。

为了测试和评定微构件的力学特性,建立了凸台-弹性膜结构的力学模型.将凸台-弹性膜结构化简为中心带有凸台的无限长薄板条结构,利用板壳理论得出了凸台的弹性模量、厚度和横截面积对弹性膜表面应力分布影响的解析计算公式,并通过有限元分析对计算结果进行仿真验证.理论分析和仿真结果吻合.凸台-弹性膜复合结构的等效弯曲刚度与凸台的弹性模量和厚度有关,当凸台的弹性模量和厚度增加时,凸台-弹性膜复合结构的等效弯曲刚度增大,可以通过增加凸台的弹性模量和厚度来提高凸台-弹性膜结构的强度.该研究为凸台-弹性膜结构的优化设计和应用提供了计算方法和设计依据.

针对微型飞行器体积小、质量轻、能量和带载荷能力有限的特点,设计了微型空速计,包括微小型皮托管和基于微机电系统(MEMS)微差压传感器的低速测量电路,通过机载计算机测量电压信号并计算空速值.该空速计量程为 3～26 m/s, 质量为4.3 g, 精度±1 m/s, 已经通过国家气象局计量站进行的测试.目前已成功应用在翼展小于400 mm微型飞行器的空速测量上.

为了探索一种超高压高效无环动密封的可行性对增压过程进行了运动学分析得到了制约往复增压系统压力生成能力的影响要素.提出了提高系统容积效率和系统压力生成能力的解决方案.研究表明: 系统的压力生成能力不仅与密封间隙相关同时与系统的死点容积、增压速度及排液容积相关.高压下增大死点容积会降低系统的容积效率.试验结果表明新密封结构能有效地提高系统压力生成能力和容积效率高效的密封结构可实现1 GPa乃至更高压力的动密封.

为了解250MN钢丝预紧式主缸的应力和变形情况，对其进行了理论计算和有限元模拟。结果显示，主缸简体不管是在预紧状态还是在工作状态，由于受端部影响，其径向位移、应力是轴向位置的函数，并非沿轴向均匀分布。工作时，载荷边界线处的径向位移为0．895mm。预紧时，距缸体端面右侧581mm处轴向应力最大，约103．08MPa。最大Tresca、Mises应力出现在分界线右侧781mm的地方，Tresca应力约为332．46MPa，Mises应力约为301．19MPa。有限元计算结果和理论计算比较吻合，二者可相互验证。