五轴数控被广泛应用于复杂曲面零件的加工制造,丰富的刀轴姿态是五轴数控的优势,但干涉避让是刀轴规划的难点。将复杂曲面零件离散为点云模型,在任一刀触点处建立初始刀轴空间,计算初始刀轴与曲面离散点的间距,识别无干涉刀轴空间。针对无干涉刀轴空间为空集的刀触点进行干涉刀轴修正,并利用投影法优化计算效率。加工结果表明建立的五轴数控刀轨可实现加工干涉,同时投影法有效减少参与干涉检测检测额的曲面离散点数量,提高计算效率。

采用Fluent对移动相变储能装置蓄冷过程进行数值模拟,研究相变材料(PCMs)厚度和换热流体(HTF)流道高度对传热性能的影响,并提出强化传热方案。结果表明加大PCMs厚度和流道高度(流量)无法显著存储更多冷量;增设翅片可扩大传热面积,相同时间内的凝固量提高近50%。凝固时间与相邻翅片间的面积直接相关,面积越大,凝固时间越长;同时PCMs总量越多,换热性能系数越大。最优结构的PCMs厚度为60 mm、翅片间距为40 mm,在约8 h时完全凝固,速度提升44.6%。

利用管道湍流速度分布定律,提出解决第一类多尺度模拟存在的空间尺度匹配问题的新方法,即切割流场模型。并运用COMSOL Multiphysics多物理场数值模拟软件,对不同流向、流速、尺寸规格且覆盖有腐蚀产物膜的异径管进行了流-固耦合分析。结果表明：切割流场模型的计算结果较相似准则模型更贴近原始模型。异径管腐蚀产物膜最大变形量出现在小端,且与流向无关。随着流速和异径管大端与小端直径比的增大,腐蚀产物膜的变形量逐渐增加。

设计了新型肋板式结构吸附床，建立了吸附床在非第一类边界条件的三维传热传质数学模型。应用计算流体动力学中有限控制体积方法对吸附床内传热特性进行了模拟计算，并通过研究吸附床内温度随时间的动态变化，分析了换热流体参数和吸附剂导热系数变化对床层传热特性的影响。计算结果表明，吸附剂的导热系数，换热流体流速、温度对床层传热特性影响显著且肋板式吸附床传热效率高，吸附床内温度分布均匀。

高速流体流过弯管时，在弯管内侧面出现分离流和二次流现象，导致流体能量损失。为了降低由于流体碰撞管壁造成的能量损失，以直径300mm的管道为研究对象，设计了一种安装在弯管前端的异形扰流子，以期减小弯管处压力损失。运用计算流体力学软件FLUENT，采用RNGk-ε模型和SIMPLE算法求解不可压缩Navier-Stokes方程，在5种雷诺数下对加装不同结构参数扰流子的弯管进行全流场数值计算，分析扰流子叶片转角、叶片长度和扰流子安装距离对弯管进出口压力降的影响。结果表明：在不同雷诺数情况下，未加装扰流子弯管数值模拟结果与理论计算结果基本一致；扰流子叶片转角α和长度L均对弯管压力影响显著，能够有效降低弯管进出口压力损失。

采用萘作为蓄热材料，对其在新型铝制肋板式相变蓄热器中的储、放热过程即内部萘的熔化和凝固过程进行了试验研究，改变了供、取热流体参数，测定了储、放热过程的时间，分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器储、放热过程的影响。结果表明，新型肋板式相变蓄热器极好地发挥了换热元件的作用，热流体的人口温度与流量对储、放热速率有重要的影响。

以机械蒸汽再压缩（MVR）系统常用的高压离心风机为研究对象，采用数值模拟方法，研究风机的气动性能，以风机性能试验验证数值计算方法的可靠性。在此基础上，重点分析叶片数和叶片出口直径对高压离心风机各项性能的影响。数值结果表明，增加叶片数和叶片出口直径均能改善风机的气动性能，叶片数取12并增大叶片出口直径的改进风机在全压和效率方面都优于原型风机。本研究结果可为MVR高压离心风机的流场分析和叶轮结构改进提供参考。