提出一种新型静水压力驱动的海底沉积物取芯器,它能充分利用海水的静水压力能以冲击打桩的形式采集柱状沉积物。取芯器内部的液压驱动单元将海水的静水压力能转换成取芯器冲击头的动能,冲击头以一定速度反复撞击取样管,使之插入沉积物中,因此液压驱动单元的能量转换效率是影响取芯器性能的关键因素。基于以上分析,利用AMEsim软件构建取芯器内部液压驱动单元模型并将仿真结果与试验结果进行对比验证,模型验证正确后,在现有模型的基础上将模型中提供压力的水泵替换成理想压力源来进一步研究液压驱动单元在海洋环境下的动作情况及能量转换效率,从而得到提高能量转换效率的方法。研究结果表明通过优化液压驱动单元尺寸及根据取样水深调节取芯器冲击头质量,系统能量转换效率能得到显著的提高。

分析和识别了使用电子天平配制标准气体时称量过程不确定度分量的来源，根据数学模型对各分量进行了合成。通过实例分析，对称量过程不确定度的评定进行了量化。

研究了脉动流场中旋进旋涡流量计流体振动特性.在自行设计的实验装置中使用压电式压力传感器对50 mm口径的旋进旋涡流量计在脉动干扰流场中的流体振动特性进行试验研究,明确了流体脉动对旋进旋涡效应的影响因素.实验研究表明,流体脉动干扰与旋进旋涡效应的脉动压力为线性叠加关系;流体脉动干扰的能量耗散作用将导致旋进旋涡效应的衰减,从而扩展旋进旋涡流量计测量的下限.并提出了新的设计,以利用对称脉动压力信号差分处理和改善测量系统的电磁屏蔽性能来减弱流场波动对该类流量计的影响.

为了维持深海采集的热液样品压力,提出了一种耐高压热液采样阀设计方案.针对阀芯在高压差下易发生塑性变形甚至断裂的问题,基于有限元模型仿真分析了不同结构的塑料阀芯应力分布,探讨了不同截面的应力变化情况.分析结果表明,O型圈沟槽尺寸和R2是影响阀芯应力分布的主要因素.实验研究了阀芯顶端的静态变形,阀芯变形的仿真结果与实验结果基本吻合,间接验证了应力分析的结果,表明使用优化结构阀芯的采样阀能够满足深海高压使用要求.

通过分析深海热液采样阀PEEK阀芯的实际工作情况,综合考虑几何尺寸、应力集中以及加载方式等因素的影响,研究PEEK阀芯在峰值为70MPa脉动工作压力下的疲劳寿命.运用传统名义应力法,由PEEK材料的应力-疲劳寿命曲线求得PEEK阀芯在工作过程中的应力-疲劳寿命曲线,结合疲劳损伤累积理论估算出阀芯的疲劳寿命.在实验中模拟取出样品过程,对同一批次的多个阀芯进行疲劳寿命试验,试验结果的一致性较好且与理论估算结果相吻合.PEEK阀芯在工作条件下的疲劳寿命为7个工作周期,阀芯的疲劳断裂符合疲劳损伤累积理论.

电液变转速控制系统因其良好的功率匹配特性和节能特性,得到广泛的应用,但是其响应速度慢的缺点限制了它的应用。为了提高电液变转速系统的响应速度,采用在传统电液变转速控制系统中加入能量调节装置的方法,构成一种新型的液压控制系统,能量调节装置由蓄能器和比例节流阀组成,能够在系统减速时吸收多余的能量,而在系统加速时释放储存的能量,从而加快系统的响应速度。以液压缸位置控制系统为对象,介绍能量调节器和系统的组成,建立能量调节器和整个系统的非线性数学模型,并在该模型的基础上进行系统响应速度和能耗特性的数值仿真分析。仿真结果表明,基于能量调节的电液变转速控制系统具有很好的频率特性,接近节流调速系统,并且能够保持电液变转速系统的良好节能特点。

阐述了液压系统仿真优化技术的特点和优化算法的选择.通过分析基于参数误差积分和遗传算法的液压系统参数优化在液压系统仿真软件ZJUSIM中的应用,详细阐述了该优化模块的原理和开发流程,并对实例进行了仿真优化.通过将优化后的仿真曲线与实验曲线和目标曲线进行比较,验证了该优化模块能快速有效地找到系统元件的优化参数,缩短系统设计仿真的周期.

提出一种在深海海底直接利用海水的压力进行发电的能量供给技术,并将开关液压源理论应用于其海水液压马达的驱动控制,实现了流量的复用以及输出转矩与负载的自动适应,大幅度提高能量的转换效率.在此基础上,提出相应的输出电压控制方法,并进行了理论分析和仿真研究.结果表明,该系统具有良好的抗干扰能力,但响应速度相对较慢.

采用特征对象化的设计思想，研究液压集成块的三维参数化设计方法。在分析特征间关系模型的基础上，采用面向对象的设计方法，提出了对象化特征连接的概念，建立了液压集成块CAD环节中特征设计的关系模型。研究结果有助于提高复杂产品的计算机辅助设计的效率和智能化程度。

设计了一种应用于深海环境的液压系统的压力补偿装置，在分析其工作原理的基础上，对压力补偿过程进行了建模与分析。结果表明，硅油补偿体积与水压成单调递增的函数关系，从而为压力补偿装置的设计提供了定量的依据。根据此设计依据研制的压力补偿装置在深海热液pH值原位探测器上得到了成功的应用，从而证明了该压力补偿装置设计方法的正确性和有效性。