通过分析力平衡加速度计的工作原理，运用解析法推导出输入惯性力与质量块位移的关系，指出加速度计的工作过程包括刚度“刚化”与刚度“软化”2种状态，有别于开环加速度计仅涉及刚度“软化”状态。以质量块位移的静电刚度与机械刚度之比作为结构的刚度耦合值，分析表明：加速度计的“刚化”与“软化”的分界点是耦合值为零的位置，而“正”刚度与“负”刚度的分界点是耦合值为-1的位置。耦合曲线的尖锐程度反映了质量块的允许位移大小和耦合的非线性度，刚度耦合的幅值越大，耦合曲线越尖锐，非线性度越大，质量块允许位移反而越小。

运用梁的横向振动特性分析了梁振动频率与平行板电容形成的静电刚度的关系，并以此设计了静电刚度式谐振微加速度计。在加速度作用下，检测质量产生的惯性力使电容器极板发生位移来改变电容结构的间隙大小，从而使谐振频率发生变化，通过检测频率变化量来测量输入加速度的大小。根据加速度计的工作原理说明检测过程中梁的机械刚度保持不变，只与产生静电刚度的电容间隙变化相关，减小了检测信号对机械误差与残余应力的依赖性。运用加工参数进行理论计算得出加速度计的灵敏度为21．17Hz／gn，在CoventorWare2005中进行仿真表明：加速度计的固有频率为23．94kHz，灵敏度约为20Hz／gn，与理论设计值相近。

基于静电刚度的谐振式微加速度计能通过加载电压来调节灵敏度,减少了灵敏度对结构工艺误差的依赖性。根据单梁谐振加速度计的动力学原理,确定了输出频率与各活动结构位移的非线性关系。对于输出频率与加速度的复杂非线性求解问题,提出在谐振梁刚度远大于折叠梁刚度条件下,可以有效的得到二者的解析关系式,为结构设计提供了约束条件。对于差分结构,推导了面内低阶模态方程,提出应减少音叉梁连接端的刚度系数来减少工艺误差造成的模态扰动误差。采用ICP干法体硅工艺,在很少的工艺步骤下能实现高深宽比结构的流片。实验测试发现结构完整可动,但存在同频干扰问题,提出了高频调制开关解调的信号处理办法。理论分析和实验测试为设计新型谐振式微加速度计提供了依据。

从闭环控制系统出发，基于力平衡式微加速度计的工作原理及工作过程，分析了机电耦合控制与结构参数对加速度计灵敏度与非线性误差的影响，并运用解析法得出以下结论：加速度计的灵敏度与系统的交流偏压及增益无关；非线性误差与系统的交流偏压及闭增益成反比，与输入加速度的三次方成正比。运用深反应离子刻蚀技术与硅微键合技术制造出加速度计敏感芯片，离心机测试的数据表明实际结果与理论结果相符。

仿真和实验研究了一种控制Nd：YAG脉冲激光能量通断的光纤直接连接型光开关。建立光纤耦合模型,分析了光纤对准误差中对耦合效率的影响,其中横向偏移的影响最显著。采用微机电系统V型槽固定光纤,微小型凸轮作为制动器,步进电机驱动凸轮旋转,微小型凸轮与移动光纤相切,带动光纤移动,实现两光纤的错开和对准。制造了这种高功率直接连接型光纤光开关原理样机,并进行了主要性能测试。测试结果表明,这种光开关能够满足激光点火系统的大容量、高隔离度的要求。

根据双端固定音叉谐振器的动力学原理，建立了其参数模型。该模型基于MAST语言，包含几个子模型，模型有利于验证外围电路和减少计算时间。对于工作谐振模态频率的求解，解析计算和有限元仿真结果一致（相对误差小于1％）。通过模态分析和结构参数敏感性分析提出合理的选择参数可以使工作模态频率远离高阶模态频率，减少音叉梁固接端的弹性系数有利于抑制低阶模态的扰动。结构参数敏感性分析表明工作频率随音叉梁长度增大而减小，随其宽度的减小而增大，结构厚度对频率不产生影响。

为了在总体上把握硅微加速度计的设计，建立了叉指式硅微加速度计的机械模型，研究了全差分二阶∑-△ADC接口检测电路提取加速度信号，优化了开关电容电路来检测微小电容变化量，运用微机电专用设计软件CoventorWare对系统的机电混合模型进行仿真，并给出数字和模拟的分析结果，为加速度计系统的机械部分和电路部分的设计提供整体的更接近实际的设计参考。

微惯性器件的性能首先取决于其挠性支承结构的力学性能。高精度微惯性器件的需求与微加工的普及，使得微惯性器件的挠性支承结构趋向复杂，但主要体现为组合复杂性，提出了矩阵解析建模方法，论述了该方法的基本概念、刚度矩阵与弹性矩阵的坐标系变换和集总计算等问题，并结合实例简要说明了应用矩阵解析建模方法的基本步骤。

高速飞行器在飞行过程中防热层烧蚀形成的粗糙表面会影响飞行器的气动特性。针对该问题,对烧蚀表面的近壁流动数值模拟方法进行了研究。采用等效砂粒粗糙度和粗糙函数相结合的方法,对粗糙表面形貌以及对边界层湍流流动的影响进行表征。基于高速粗糙平板风洞试验,开展了3种粗糙壁面湍流模型的数值模拟和验证。最后,以10°尖锥标模外形开展了不同壁面粗糙条件下的流场数值模拟,分析了壁面粗糙对气动特性的影响。研究结果表明,壁面粗糙会对法向力系数、轴向力系数和压心系数产生较大的影响。

轴流风机的设计过程需要反复验证,并针对原设计的不足之处进行改进,为了使叶轮与电机能相互匹配,基于风机气动设计流程设计了风机的叶轮,并采用变冲角分布策略改进了单一冲角分布策略。根据风机的设计需求等约束条件,快速获得叶片各基元级的一维几何参数。建立叶轮三维模型后,通过CFD仿真验证气动特性。利用三维打印技术对仿真结果达标的模型进行打印,并借助风机气动性能实验平台进一步验证模型。实验结果表明,变冲角叶轮的性能优于单一冲角叶轮,该风机设计方法具有实用性和可靠性,采用的设计流程具有工程应用价值。