脉冲激光辐照靶材作用机理的研究在激光加工等领域具有重要的科学意义和应用潜力。为了直观体现脉冲制式强激光对靶材的破坏优势，考虑靶材本身、入射激光因素对激光辐照靶材的破坏作用的影响，利用有限容积法对激光辐照靶材的作用过程进行模拟，重点研究了脉冲激光与靶材相互作用的机理，建立了数学模型，得到了三种不同形式的脉冲激光辐照靶材的温度场及作用过程。实验结果表明，脉冲激光辐照靶材可分为升温、熔孔和熔孔深径比增加三个阶段，且重复频率脉冲激光对靶材的破坏效果大于间歇脉冲激光。

提出了一种考虑碳烟颗粒的气氧煤油发动机尾焰红外辐射特性计算方法, 首先对气氧煤油发动机纯气相内流场进行计算, 然后以喷管喉部作为气体和固体碳烟颗粒的入口边界计算发动机尾焰流场, 最后以发动机流场参数分布为基础, 采用有限体积法和伪气体理论对发动机尾焰红外辐射特性进行计算。 进行了气氧煤油发动机点火实验, 并将计算结果与实验结果进行对比分析。 结果表明, 燃烧室内两个压力测量点的测量与计算误差分别为1.4%和3.4%, 燃烧室内计算温度与热力学计算误差为2.16%, 证明了燃烧室流场计算模型的准确性。 含有碳烟颗粒的尾焰流场计算结果与热像仪测量结果比较吻合, 证明了尾焰流场计算方法和模型的准确性。 4.3 μm波段尾焰红外成像计算结果与工作在4.3 μm波段的红外热像仪测量结果吻合比较一致, 证明了尾焰红外辐射特性计算方法和模型的准确性。

由于芯片之间存在的热耦合效应, 多芯片LED器件内部存在复杂热学规律。本文通过多芯片LED热学模型描述多芯片LED器件系统内部热阻支路路径, 进而通过有限体积数值计算多芯片LED器件结温。通过本文试验验证, 单颗芯片、2颗芯片、3颗芯片以及4颗芯片在负载不同电功率(0.3~1.2 W)情况下,结温的测试值和计算值的最小误差值为0.8%, 最大误差值为6.8%, 平均误差值为3.4%, 计算结果与测试结果基本保持一致, 因此有利论证了多芯片LED热学模型可为评价多芯片LED器件热学性能提供重要的参考作用, 有助于更全面分析多芯片LED热阻内部芯片之间的热耦合效应。该实验结果为准确预测多芯片LED器件内部结温提供了重要理论依据。

本文采用有限体积法建立了1/72龙鲨Ⅱ号核潜艇的三维计算模型, 结合动参考系、用户自定义函数和物性多项式函数等实现了高速旋转螺旋桨和海水温度密度分层的仿真。基于该模型, 探讨了螺旋桨高速旋转、海水温度密度分层和高温热尾流喷射等因素对潜艇冷热尾流传热传质特性的影响, 所得结论如下: 高速旋转螺旋桨促使热尾流后向延迟距离增大、海表温差减小, 忽略旋转时海表温差的绝对误差和相对误差分别为3.23 mK和52.7%; 水下航行潜艇扰动温度密度分层海水浮升形成冷尾流温差信号, 与温度密度均匀海水相比, 海表温变区域显著增大、尾流温差由6.13 mK增大到84 mK; 通过海表上游冷尾流特征判断是否存在水下航行潜艇, 若存在, 再结合海表下游热尾流特征实现潜艇位置的精确反演。上述结论可为优化潜艇冷热尾流的数值仿真精度提供参考与借鉴。

选取1/72 龙鲨Ⅱ号核潜艇为研究对象，采用有限体积法建立外流域的三维计算模型，运用动参考系实现尾部螺旋桨高速旋转的仿真。基于该模型，评估下潜深度、航行速度、热尾流喷速、热尾流温度等因素对热尾流浮升扩散规律及海表温度特性的影响。研究表明：1）随着下潜深度和航行速度的增大，海表温度特性的后向延迟距离增大、海表温差减小；2）随着热尾流喷速和热尾流温度的增大，海表温度特性的后向延迟距离减小、海表温差增大；3）增大高温热尾流热容量或减小低温海水热容量均能促使海表温度特性趋于明显。本文结论可为某型号潜艇的红外探测与反演定位提供针对性的参考与借鉴。

为了研究气流条件下强激光对金属靶的熔蚀效应,采用有限体积方法建立了数值模型,并开发了三维Fortran计算程序.综合考虑强激光与材料耦合规律、光束能量空间分布、材料高温热物理性能以及熔蚀界面移动等关键影响因素,模拟了激光辐照下金属靶板升温、熔化和剥蚀的复杂物理过程.最后,将计算结果与试验数据进行了比较,验证了计算模型和程序的有效性.结果表明,计算模型能够反映强激光熔蚀金属平板的基本规律,熔蚀深度和后表面温度计算值与试验吻合较好,并且自编计算程序简单高效.

针对高功率径向线阵列天线在无压差工况下的泄漏模型，采用“当量面积”法对密封结构等效处理，利用基于有限体积法的仿真软件对泄漏过程进行数值模拟，并通过气密性实验验证。研究表明数值模拟和实验趋势一致，证明数值模拟的正确性，且具有速度更快、更节约成本及能获得内部气体参数分布等特点。

舰船热力管道的保温层受潮后会影响管道的保温效果，并会腐蚀管道。建立了保温层受潮模型，采用有限体积法计算了蒸汽管道保温层受潮后的温度场分布以及外表面的温度、传热损失随保温层受潮厚度变化的趋势。结果表明，选定保温材料后，当受潮厚度达到20 mm时温度就会超标。对于相同厚度的受潮区域，离外表面越近，外表面的温度就越高。结果揭示了做好保温层外表面防护的重要性，并为红外热成像诊断提供了依据。

提出了一种基于螺旋扁管的大功率发光二极管阵列水冷散热结构，并建立了机械模型.从换热设备小型化角度，以最优的换热效果和较低的水流功耗等作为换热器性能评价准则，对不同水速、管壁厚度、螺旋段长度、压扁厚度的螺旋扁管进行仿真分析.在某一换热工况下对螺旋扁管结构尺寸进行了优化，利用有限体积法求解了计算域,结果表明：优化后的螺旋扁管水冷结构具有很好的换热能力;对供电功率为180 W的发光二极管阵列照明系统进行散热，芯片最高温度为57.573 9℃，可为大功率发光二极管照明系统的散热器工程设计提供一定的参考.