本征正交分解（POD）方法已经广泛应用于时间变化随机场的分析，但其直接法或快照法存在自身固有缺陷，前者使关联矩阵求解特征值和特征向量较为困难，后者的有限抽样帧数会影响对随机场的统计特性分析。鉴于此，本文建立了基于泽尼克（Zernike）多项式加权系数的Zernike-POD方法，用于气动光学效应的波前模态统计分析。对于圆域问题，Zernike多项式阶数给定后，各阶加权系数与波前分布是一一对应的，并且通常用几百阶多项式就足以复原各种复杂波面形状。Zernike-POD方法由对波前本身改为对Zernike多项式加权系数的分解和模态计算，由于多项式阶数远少于波前的空间离散点数，因此，关联矩阵的维数降低，计算量减少，计算效率显著提高。Zernike-POD方法不损失空间分辨率，同时不需要限制最高采样帧数，因此，时间统计特性不受影响，预估的波前模态具有较高的时空分辨率。为验证该方法的有效性，用大涡模拟方法开展圆柱绕流数值仿真，并计算圆柱尾迹卡门涡街结构产生的时间系列气动光学效应数据，将该数据用于波前模态分析，波前空间分辨率为100×100，采样帧数为2万帧，Zernike多项式阶数取为217阶。一阶模态与稳态波前分布相似，二阶与三阶、四阶与五阶模态近似互为配对关系；前10阶模态能够基本复原波面形状，前49阶模态含能在97%以上，用完整模态重构的波前与原始波前没有本质差异；模态加权系数及其功率谱随阶数增加而呈下降趋势，前五阶模态加权系数的功率谱尖峰频率与光学窗口中心点脉动速度情况较为一致，对应卡门涡街的主频，斯特劳哈尔数St约为0.22。Zernike-POD方法适用于圆域波前模态分析，也适用于环形域和正方形域，并能够推广到流场结构、图像与信号等处理领域。

采用连续激光焊接工艺对26Cr-3.5Mo 铁素体不锈钢进行焊接，研究了激光焊接热输入(HI)对焊接接头显微组织和力学性能的影响。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱分析仪(EDS)研究焊缝显微组织和析出相的析出规律，采用维氏显微硬度仪和拉伸试验机对焊接接头的机械性能进行测试。结果表明, 焊缝中心产生细小的等轴晶，随着激光焊接热输入的增加，焊缝中心等轴晶区的宽度增加，其占整个焊缝截面的比例先增加再减小。热影响区(HAZ)宽度较窄，为0.1~0.2 mm，且没有发生明显的晶粒粗化现象。焊接接头HAZ发生软化，其显微硬度值低于焊缝和母材。焊接接头抗拉强度与母材相当，但断后伸长率小于母材，且随激光焊接热输入的增加而减小。

采用脉冲Nd:YAG激光对紫铜和316L不锈钢进行焊接，对不同搭接方式下的紫铜/不锈钢搭接接头的组织及界面进行研究分析，从而找到适合紫铜/不锈钢的搭接接头形式，并对其力学性能进行分析。实验中采用光学显微镜和能谱分析仪(EDS)对搭接界面进行观察。采用X射线衍射(XRD)对界面进行物相分析。采用扫描电镜(SEM)对端口形貌进行观察。采用维氏显微硬度机和拉伸试验机对焊接接头的机械性能进行测试。实验结果表明，因为铜和铁无限固溶所以紫铜与不锈钢焊接过程中没有金属间化合物生成，并且焊接接头采用紫铜在上，不锈钢在下的搭接方式能够获得良好的微观组织及力学性能。