对CO2制冷系统中应用膨胀机的研究现状进行了回顾,在此基础上对跨临界CO2制冷循环中采用透平膨胀机的可行性进行了分析。研究表明透平膨胀机完全适用于家用及商用的跨临界CO2制冷/热泵系统,并通过计算实例给出了采用不同方案和效率的透平膨胀机替代节流阀对CO2制冷系统性能的提升效果。

设计了一个低温级带回热器的CO2-C3H8复叠制冷循环低温预冷系统（213K），并进行了低温预冷系统的参数选择和优化设计。该系统高温级循环采用CO2、低温级循环采用C3H8作为循环工质。通过对该系统的理论计算，得出了中间温度、复叠温差及低温级蒸发器冷端温差对系统性能系数的影响曲线；通过进一步的优化分析获得了系统最佳中间温度及对应的系统性能系数COP与复叠温差-低温级蒸发器冷端温差以及制冷温度-冷凝温度的关联式。

为了获得相变喷雾冷却特性,设计并搭建了以R22为冷却剂的闭式循环喷雾冷却实验平台,研究了制冷剂R22的相变喷雾冷却性能。实验在喷雾高度为22 mm、喷雾腔压力维持在0.34MPa、喷嘴入口温度保持在-3℃的条件下进行。实验结果表明：当维持喷嘴入口压力为定值时,随着加热功率的增大,热流密度增大,表面换热系数先快速升高但在接近临界热流密度时有所下降;当调节入口压力时,随着喷嘴入口压力从0.6MPa升高至1.0MPa,临界热流密度呈现出先升高后降低的趋势;当入口压力为0.8MPa时,系统所能达到的临界热流密度最高,为276.1W.cm-2,相应的喷雾冷却壁面温度为26.8℃,说明当使用R22为喷雾介质时,文中实验系统具有高热流密度及低冷却表面温度的显著特点。

为了发展微型气体轴承高速透平,在优化设计的基础上,研制了国内首台轴径为6 mm、叶轮直径为9 mm、设计转速为300 000 r/min的微型气体轴承透平膨胀机.对研制样机进行了全面介绍,阐述了该研制样机的结构设计特点,并对研制样机进行了初步的机械性能和热力性能考核.通过转子起浮试验,系统机械性能、热力性能的连续运转及超速试验考核,结果显示：所研制的样机振动小、运转平稳、效率高,最高转速超过342 000 r/min,满足超速15%的要求;在室温为23℃、无回热器的情况下,当进气压力从0升到0.27 MPa的45 min升速时间内,温降就达42℃,具有降温速度快,降温效果显著的特点.由于其机械及热力性能均达到预期要求,因此为今后进一步发展我国微型高速气体轴承透平机械奠定了坚实基础.

运用热力学第一定律和第二定律对跨临界CO2基本循环、膨胀机循环、喷射器循环和涡流管循环进行了分析，计算了各循环各个部件的炯损失，比较了各循环性能系数和总炯损失。计算结果表明，采用膨胀机、喷射器和涡流管等膨胀设备代替基本循环中的节流阀后，由于这些改进膨胀设备的炯损失小于基本循环节流阀的炯损失，同时改进循环中压缩机的炯损失小于基本循环的压缩机炯损失，从而减小了循环总炯损失，提高了循环的COP。膨胀机循环的COP远大于其它跨临界CO2循环，其次为喷射器循环和涡流管循环。

开发了基于Labview的温度测量系统，对铜．康铜热电偶在-70℃至10℃范围内进行了标定，并且进行了误差分析。比较了不同焊接工艺和不同参考端补偿方式对热电偶性能的影响，分别对标定结果进行了线性、二次、三次和四次最小二乘拟合，并且分析了拟合误差。最后对使用冰点槽、Keithley自动补偿模块和Aglient自动补偿模块的热电偶标定装置进行了分析。分析结果表明：若焊接质量得到保证，锡焊和对焊工艺对热电偶性能影响不大，可满足对测量精度的要求；与采用冰点槽作为补偿端相比，线路板内置的温度补偿系统使用方便，但精度较差，不宜在热电偶的标定中使用。

箔片动压气体轴承广泛应用于高速透平膨胀机、微小型燃气轮机、涡轮增压机等高速透平机械中。固体润滑涂层可为箔片动压气体轴承提供启停阶段的润滑保护，对保证箔片动压气体轴承稳定性与使用寿命至关重要。本文回顾了国内外箔片动压气体轴承固体润滑涂层的研究历史与现状；结合文献资料着重分析了PS系列、Korolon系列和DLC系列的固体润滑涂层特性，并对其应用场合和优缺点进行了探讨。

通过综述近年冰浆流动特性方面的研究，介绍不同的冰浆模型，并讨论冰浆在管内流动的压降及流型。然后从冰浆导热系数开始，综述冰浆的传热特性，讨论不同表面换热系数和相应的Nusselt数，为研究冰浆的流动和传热特性提供借鉴。