针对新能源高效利用和电力安全调控所面临的备用精准预留和配置难题，提出了计及备用评估和N-1故障的多电源联合优化调度．首先，构建了电网可调备用评估模型，并识别最影响负荷备用可调用性的负荷备用需求场景．然后，基于两阶段鲁棒优化思想，建立了发电-备用多电源两阶段联合优化调度模型，其中：第一个阶段以经济最优为目标获取出力计划；第二个阶段以第一阶段获得的优化发电计划为基础，并考虑平抑新能源出力波动性、电网正常情况与N-1故障场景下的负荷备用需求，进行了全网备用可调用性精准评估．接着，采用列和约束生成算法(C&CG)进行模型求解．最后，以IEEE39系统为算例，开展模型有效性验证分析，结果表明：所提方法能实现备用优化留取和配置，有效提升了新型电力系统的优化运行能力．

研究了定子绕组匝间短路故障下同步发电机定子铁芯-绕组系统的损耗及温升特性，得到了不同程度和不同位置短路故障下的定子绕组绝缘热磨损规律．首先建立了定子匝间短路故障下定子铁芯及绕组损耗模型，解析得到了短路引发的铁芯及绕组温升变化规律；然后基于磁-热-固多物理场耦合计算得到了发电机定子-绕组系统温度分布，获取了定子绕组绝缘在外部铁芯的不均衡磁热源与内部导体的非均匀电热源共同夹击作用下的热响应，找出了定子绕组绝缘在差异性温度分布下的失效危险位置；最后在1台5 kW故障模拟发电机上对定子系统温度进行了实验验证，结果证明了理论分析和仿真计算结果的正确性．研究结果为绕组绝缘的失效预防、逆向设计优化和制造工艺改进提供了基础数据和科学支撑．

构建一种基于变分模态分解格拉姆角场(VGAF)和混合卷积时序网络算法(CLT)的电缆故障诊断方法．首先，通过变分模态分解(VMD)优化输入格拉姆角场(GAF)中的历史故障数据，根据中心频率和阈值β剔除虚假分量；然后，利用GAF将优化后的数据归一化处理转换为二维特征图，选择多特征信息输入到CLT网络；最后，在混合时序网络中输出预测值、评价指标λ1和λ2，在模型中评估网络的诊断精度．最后，利用算例数据验证所提组合模型在同类型故障下平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)可分别降低20.33%，36.79%及10.12%，决定系数R2可提高0.11%．

为了深入研究风力机尾迹结构对尾迹蜿蜒运动的影响，采用基于致动线模型的大涡模拟(LES)方法，在均匀来流条件下对NREL5.0 MW风力机的尾流进行数值模拟．通过应用本征正交分解方法(POD)和谱本征正交分解方法(SPOD)，对风力机尾迹结构进行了深入分析．大涡模拟结果揭示：风力机尾迹运动源于流动结构的放大，而尾迹蜿蜒的特征频率在流向上不发生变化．POD分解显示：风力机尾迹运动主要受到两对反对称旋转涡结构的影响，尾迹蜿蜒频率可以通过涡结构的时变特性准确描述．SPOD分解结果表明：风力机尾迹的能量主要集中在接近蜿蜒特征频率的流动结构中，超过特征频率后，流动结构的能量急剧减小．研究结果提供对风力机尾迹蜿蜒运动机理的深刻理解，并为规避尾迹蜿蜒的影响，优化风电场布局提供帮助．

针对含制氢系统的微电网能量管理和优化调度问题，将系统经济性和供电可靠性作为目标函数，提出一种基于分解机制的多策略改进白鲨优化算法(IMOWSO/D)以实现多目标优化调度．分析并建立了包含风机、光伏、储能装置和碱性电解槽的制氢系统模型，制定约束条件和运行策略并采用MOWSO/D对制氢系统调度求解帕累托最优解集．为验证方法的可行性，与未改进的多目标白鲨优化算法(MOWSO)和非劣排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)进行对比，在各算法帕累托前沿折衷点，所提方法经济性成本分别降低2 773元和1 371元，表明所提方法优化效果更好，具有一定的应用价值．

基于三维尾流模型和混沌离散粒子群算法，以我国北部平原地区某风场为研究对象，开展弃风条件下风电场机组启停策略的研究，目标是在完成发电任务的前提下，通过合理地启动少数机组，规避尾流的负面影响，提高机组发电效率和可靠性．研究结果表明：在不同弃风率下，机组启停优化策略功率均分策略表现更好．当弃风率为36%时，优化策略将风电场气动效率提高了1.72%~6.79%，将风电场最大湍流强度降低了16.94%~38.07%．当弃风率降低，优化效果减弱．优化策略使弃风风电场中32%的机组运行时间减少了50%，还通过停机操作避免下游机组处于近尾流区，使其扫风面上的湍流强度更小，分布更均匀．

为了探究真实大气环境中布局方式对海上风电场尾流效应和功率输出特性的影响，基于中尺度天气预报模式(WRF)耦合风电场参数化模型，以北海海域某3.6 MW机组构成的8×8理想风电场为研究对象展开模拟，量化分析了不同布局方式下海上风电场尾流效应和功率输出特性．研究发现：在真实大气环境中，增大风电场内风力机轴向间距和展向间距，风电场尾流长度可以缩短1.70~7.21 km，最大风速亏损降低0.6~1.1 m/s，功率输出提升5.3%~21.8%；在众多布局方式中，错列布局对整场功率提升最明显，可达23.8%；但是风力机轴向和展向间距的增大会导致风场整场效率下降15.1%~32.3%，风电场规划设计时须结合其他因素合理规划与考虑．

基于中尺度天气预报模式耦合风电场参数化模型，对我国东海沿海地区风电场展开数值模拟，研究1808号台风“玛莉亚”过境对良态风场及风电场整场功率的影响．结果表明：模拟所用参数化方案配置能够对目标台风外围风场的近地风速特征与风向等状态及特性实现高质量模拟；台风过境时，象山附近及以北的长三角东海海区和东海东北部均位于良态风场内，风资源丰富，模拟风电场可高效发电；台风引发不同形式的来流，直接造成风电场不同形式的功率波动及单机与整场的功率不同步；高风速来流可抵消尾流叠引起的功率亏损；台风途经山脉等地形对台风风速有明显削弱，直接造成台风外围风场下风电场来流风速降低；台风远离并登陆后，其残存影响仍令风电场位于高风速位置，使风电场的功率保持、迟缓下降和短暂回升．

以分区炭黑动力学模型为基础对甲烷对冲扩散火焰的燃烧过程进行模拟，分析了高海拔低气压条件对炭黑生成特性的影响；同时，基于Mie散射理论分析不同体积分数、温度和行程长度下炭黑发射率变化，揭示了体积分数对炭黑辐射换热能力的影响．研究结果表明：高海拔低气压下，压力降低导致火焰温度、炭黑前驱体摩尔分数及炭黑体积分数下降，通过抑制炭黑前驱体的形成进而抑制炭黑生成．当压力从100 kPa降至60 kPa、控制质量流量时，炭黑体积分数峰值从1.516 9×10-7降至2.414 8×10-11，降幅达四个数量级；控制速度时，峰值由1.516 9×10-7锐减至3.662 1×10-14，降幅高达七个数量级．炭黑体积分数是决定其发射率的重要因素，当行程长度为1~10 m、体积分数达1.0×10-5时，发射率随行程长度的增加迅速趋近于1，炭黑辐射占据主导地位；体积分数低于1.0×10-7时，发射率趋近于0，炭黑辐射作用可忽略．

为解决传统热电联产机组在运行中因电-热耦合导致碳排放增加和新能源消纳困难的问题，提出了一种基于改进星雀优化算法的含碳捕集超超临界电厂的低碳经济运行方法．首先，介绍了含碳捕集超超临界电厂的运行原理，并引入碳捕集设备对燃煤产生的二氧化碳进行捕集和储存；然后，利用超超临界机组的高灵活性，使其与新能源机组协调配合，优化系统运行效率；最后，应用改进星雀优化算法对综合能源系统进行优化调度，通过仿真验证了该方法的合理性和有效性．结果表明：该方法不仅能有效降低碳排放，还能提高新能源利用率，实现低碳经济运行目标．

利用日本岛津公司生产的TG-DTA型差热热重联用分析仪实验研究了废旧轮胎、竹子及废旧轮胎与竹子混合物(混合比分别为5:1和5:2)的热失重(TG)和差分TG(DTG)曲线．结果表明：四种组分的TG曲线变化趋势一致，随着升温速率的升高，TG曲线向右侧整体偏移，在相同条件下，竹子含量越高，热解程度越高；在四种实验样本的DTG曲线上都有2个失重峰，且升温速率越高，峰值温度也越高；分别由KAS法、FWO法和Starink 法三种无模型函数法计算出的废旧轮胎、竹子及2种混合物的平均表观活化能接近，最大相对偏差不超过10%，且随着竹子含量增加，平均活化能逐渐增大；采用Coats-Redfern法拟合函数时，废旧轮胎及两组混合样本在转化率小于0.6时的拟合系数均小于转化率大于0.6时的拟合系数，而竹子样本则相反．废旧轮胎、竹子及废旧轮胎与竹子混合物的热解过程分别可以采用D3，F3，G-B、D3，D2和D3机理函数进行描述．

为提高pVTt法实验效率和测量精度，通过数值研究方法，模拟了一个内部结构复杂的密闭空间的pVTt实验过程．计算结果表明：由于内部结构的影响，充压和稳压过程中气体在空间各部分的流动与传热特性差异较大，一些时刻的温度分布不均匀性显著．依据仿真结果对温度测点进行优化布置，可将平均温度偏差控制在±0.5 K以内．进一步模拟了一个实验全过程，其中包含6个压力平台的充气和稳压．依据仿真结果对各压力平台的稳压时间进行了优化，实验总时长缩短12.5%．壁面散热增强可以降低充压过程的温度峰值，但对稳压时间没有影响．

提出了一种基于光学热反射的方脉冲热源法(SPS)，用于同时测定亚毫米级小尺寸样品的热导率和比热容．该方法通过施加方波热源并实时监测样品表面的温度响应，实现了对材料热物性的高精度测量，其热导率测量范围覆盖0.2 W/(m∙K)至 2 000 W/(m∙K)．为验证方法的可行性和准确性，以标准样品聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)为研究对象，系统开展了实验测量与数据分析．实验结果表明，测得PMMA的热导率为0.19 W/(m∙K)，比热容测量值为1.644 J/(cm³∙K)．测量结果与文献值的高度一致性充分验证了该方法的高精度与可靠性．本研究为小尺寸低导热材料的热物性研究提供了一种高效、准确的测量工具．

采用数值模拟方法探究了液氮液滴撞击过热壁面的动力学及热力学特性．结果表明：发生莱登弗罗斯特现象时，液氮液滴撞击壁面主要经历铺展、回缩、回弹三个阶段，其中回弹阶段又包括弹起、悬浮、回落三个子过程，上述动力学行为与液滴内部的压力-速度分布密切相关．在膜态沸腾模式下，液滴与壁面之间会产生一层气膜，导致换热恶化，不同时刻的壁面热流密度分布存在显著的差异．在整个铺展-回缩-回弹过程中，液滴的蒸发速率依次呈现增大、减小、再增大、再减小直至趋于0的变化趋势，该过程中液滴的总蒸发率不足0.65%．液氮液滴的形态演变过程伴随着能量形式的转化：铺展阶段，液滴的动能和势能除黏性耗散外几乎全部转化为表面能；径向回缩阶段，表面能转化为动能；轴向拉伸阶段，动能转化为势能；回弹阶段，主要是动能与势能之间的相互转化．

考虑电站实际泥沙级配，采用DPM模型研究了变转速运行模式下混流式水轮机的泥沙磨损特性，并与同步转速运行模式下的泥沙磨损情况进行了对比．结果表明：HLA551-43混流式水轮机在33.4%小导叶开度条件下变转速运行时，泥沙磨损主要分布在叶片吸力侧进水边头部和压力侧出水边尾部，与同步转速运行时的磨损区域分布明显不同．相比于同步转速运行，变转速运行可显著降低33.4%小开度和73.5%最优开度时叶片吸力侧的磨损程度，但压力侧的磨损程度有所提高；93.6%大开度运行时变转速操作的效果则与之相反．典型地，在33.4%小开度和9 m最小水头条件下，转速降低24.6%可使吸力侧的平均磨损率减小76.1%；而在93.6%大开度和13 m最大水头条件下，将转速提高25.0%可使叶片压力侧的平均磨损率降低52.3%．

针对超长柔性叶片非定常、非线性的气弹响应问题，基于共旋坐标法和叶素动量理论，耦合改进后Leishman-Beddoes动态失速模型，构建了适用于大尺寸风电机组叶片的气动弹性响应分析方法．选用IEA 15 MW风电机组为模型，计算叶片在全工况稳态风和湍流风条件下的气动弹性响应，与FAST的计算结果进行对比验证．结果表明：共旋法的计算精度较高，挥舞方向的位移均值相对偏差仅0.92%，载荷均值符合较好，最大偏差在摆振弯矩方向为3.39%．共旋法较FAST方法具有更好的收敛性和稳定性，可以在较大的尺度下捕捉收敛解，计算效率更高，更适合复杂的非线性迭代求解过程．

为高效预测混流式水轮机活动导叶的磨蚀情况，基于高速加沙实验数据，进行复合树脂砂浆涂层材料的磨蚀模型拟合．基于该磨蚀模型，在Fluent平台上通过用户自定义函数(UDF)进行编译，实现活动导叶在不同工况下的磨蚀仿真分析．在活动导叶磨蚀分析的基础上，基于蜣螂优化算法优化的BP神经网络，提出了一种新型高效的磨蚀预测模型，通过流量、流道中颗粒浓度及当前磨蚀量等参数来进行未来磨蚀量的预测，同时与普通BP神经网络的预测模型进行对比．结果表明：蜣螂优化算法使BP神经网络的均方根误差降低了40%以上，平均绝对误差降低了60%，提高了BP神经网络的计算精度．

为了研究燃油离心泵在变转速过程中的能量特性预测精度和运行稳定性问题，对一台超高转速高压燃油离心泵进行了实验分析，研究了不同转速和流量下的性能及出口压力脉动特性．通过实验测量和频谱分析，揭示了泵的扬程、效率及压力脉动频谱特性随工况变化的规律．结果表明：泵的性能可通过设计转速下的性能近似估算，但在低转速下，估算误差显著增加，60%nd(设计转速)时关死点扬程偏差最大为4%，最高效率点流量系数偏差为20.41%．在不同流量工况下，低流量下压力脉动呈现宽频特性，而大流量下则转变为叶频主导的离散频谱，最大脉动幅值出现在0.8QnBEP(效率最高点流量系数)．随着转速降低，出口处的压力脉动幅值逐渐减小．

为探究离心泵在气液两相流工况下的内场噪声机理，采用计算流体力学(CFD)与声学仿真(CA)相结合的数值模拟方法，利用耦合MUSIG模型计算了离心泵设计工况下的内部气液两相流工况流场，并利用Proudman宽带声源模型对泵内声源强度进行分析，包括气液两相流工况下的噪声特性以及进口含气率对内场噪声的影响规律．结果表明，主要噪声源来自不均匀气液两相流动及叶轮与隔舌的动静干涉．随着进口含气率增加，由不均匀流动引起的噪声源强度显著增强；进口含气率较小时泵内噪声主频集中于叶频附近．进口含气率的增加导致噪声能量逐步上升；蜗壳内各监测点总声压级与断面面积成反比关系，当进口含气率5%时，随着断面面积增大各监测点总声压级分别下降1.26%，1.28%，1.82%，2.02%；高声压级区域集中在隔舌附近的蜗壳螺旋段及叶轮出口区域，进口含气率增加会导致泵内总声压级上升．

针对采空区下回撤通道围岩在工作面回采过程中出现的非对称变形破坏及末采阶段覆岩失稳压架问题，采用数值模拟及现场实际矿压观测等方法，对回撤通道围岩支承压力、主应力及偏应力演化规律进行研究．得到结论：工作面回采全过程中，采空区下回撤通道围岩应力呈现非对称偏增载特征；回撤通道围岩偏应力高峰区的演化模式分为6个阶段，即两侧偏应力高峰区启动型→两帮偏应力高峰值微增型→采帮偏应力高峰区及数值达最大型→采帮偏应力高峰区域反向型→采帮偏应力高峰区及数值陡降型→非采帮偏应力高峰区及数值达最大型；回撤通道围岩补强控制关键区域为回撤通道非采帮与顶板交接区域；形成的回撤通道围岩控制技术为：锚杆与锚索基本支护＋回撤通道围岩偏应力高峰区补强支护＋回撤通道采空区侧的顶板预裂切顶．现场监测结果显示，回撤通道围岩最大变形量约246 mm，实现了工作面设备的安全回撤．

针对大型船舶推进轴系校中环境复杂且往往影响轴系振动从而对推进轴系正常运行产生威胁的问题，以某大型集装箱船的推进轴系为研究对象，基于响应曲面设计方法(RSM)构建推进轴系校中-振动多目标优化模型，选取后尾轴承负荷最小、各轴承负荷分布均匀和后尾轴承振动响应最小为优化目标，最后利用多目标遗传算法(MOGA)和模糊评价法进行求解和评估得到了实例的综合优化方案．结果表明：推进轴系后尾轴承负荷与轴承振动密切相关．直线校中与合理校中比较发现：合理校中的轴承分布更均匀，但振动响应增加了6.93%．进行综合优化后，在满足了轴承负荷要求的同时，后尾轴承振动降低了3.01%，实现了轴系校中和振动综合优化的目的．

通过数值模拟与模型实验相结合的方法，对使用双层网衣的坐底式养殖网箱进行了研究．数值模拟中基于多孔介质方法将网衣简化为多孔介质板，将管架处理为刚性壁面，结合Realizable k-ε湍流模型计算了不同流速、来流方向及缺失网衣等情况下网箱流场的变化情况，并与水池实验结果进行了对比分析．结果表明：数值计算结果与实验结果有较好的一致性，双层网衣对流速的衰减效果明显，流速在网箱附近会急剧变化，并在网箱下游形成一个低速区；侧网的存在会加快中间立柱的尾涡脱落，而底网对流速的影响较小；来流方向变化对网箱流速分布的影响较大．工程应用中网箱管架尺寸不宜过大以避免尾涡对结构的潜在影响．

针对PM谱、Apel谱和Elfouhaily谱三种典型海浪谱，分析其均方根高度和相关长度等统计参数对风场的依赖性，提出了以风速为基准的海面场景仿真参数选取标准．研究结果表明：该标准不仅适用于不同风场条件下的三种受测海浪谱，还可扩展至强风速海况下的Hwang谱．此外，采用该参数选取标准时，Elfouhaily谱在海面场景模拟精度上优于其他海浪谱，其均方根高度和有效波高仿真误差分别低于5.5%和1.9%，进一步拓展了适用于多浪谱海面场景模拟的通用仿真参数选取准则．