为了对纳米纤维空气过滤膜进行有效的理论数值计算和分析，建立了纳米纤维膜空气过滤性能计算的分析系统。对该系统所采用的三维重构、过滤效率计算及过滤压降计算等算法进行研究。通过去噪处理、二值化、细化算法和离散化进行纳米纤维膜的特征提取，并通过对纳米纤维膜的特征信息定义、存储和可视化渲染实现三维重构。通过对颗粒物与纳米纤维的碰撞检测和力学分析判断颗粒物被纳米纤维膜捕获的数量进行过滤效率的计算。最后，根据泊肃叶定律和压降原理实现了基于SEM图像的过滤压降计算模块。针对纳米纤维膜的拓扑结构和厚度进行了数值计算与实验比对，对比结果表明，过滤效率计算误差在10%以内，过滤压降计算误差在20%以内，计算结果趋势与实验结果相符，能够反映不同拓扑结构的过滤性能差异。

设计了直线型脉管制冷机的低温回热 器，搭建了该回热器的低温在机交变流动压降实验平台，开 展了压降和冷端压比变化规律实验研究，比较了输入功、频 率、制冷温度和充气压力对回热器压降的影响。结果表明，脉 管制冷机的运行频率越小，制冷温度越低，回热器的压降越大；充 气压力为3.0 MPa时的回热器压降大于3.2 MPa时；回 热器的冷端压比越大，比卡诺效率越高；通过增加回热器的冷端压 比可提高脉管制冷机的效率。

气泡滞留会严重地损害微型压电泵的输出性能, 因此减少气泡滞留将有效地提高压电泵系统的稳定性和可靠性。泵腔作为气泡滞留的主要区域, 同时是决定输出性能的重要元素, 所以改变腔高将对气泡滞留产生重要的影响。本文从气泡压力降和输出压力两个方面建立数学模型, 以此分析腔高对气泡滞留的影响规律, 最后通过气泡滞留实验进行验证。实验结果表明, 腔高为0.15 mm时, 压电泵具有优良的输出性能和排气泡能力, 在进入120个0.02 mL气泡后, 压电泵仍具有稳定的输出压力(8.1 kPa)和输出流量(4.2 mL/min); 腔高为0.05 mm和0.20 mm时, 压电泵在进入一个气泡后即丧失了工作能力, 排气泡能力差, 而腔高为0 mm和0.10 mm时, 压电泵分别进入47和70个气泡后丧失了工作能力。实验表明选取合理的腔高可以有效地减少气泡的滞留。

固态氚增殖包层是聚变堆及聚变-裂变混合堆产氚包层的重要候选结构之一，其球床通道内载气流动特性将影响氚提取效率。利用离散元方法（DEM）生成随机填充增殖剂球床，通过径向孔隙率分布验证其合理性，计算流体力学（CFD）模拟计算其通道内气体流场特征。模拟得到：球床内吹扫氦气流速随孔隙率波动并随入口流速增大而均匀增大，通道内氦气流向及流速变化显著，Blake-Kozeny方程可良好预测该随机填充球床通道压降。

在板式翅片散热器的基础上, 通过增加不同数量和半径的半圆柱肋片, 构造了6种不同结构的半圆柱板翅片散热器（HPPFHS）, 并通过数值模拟的方法对这两种散热器的流动和传热特性进行了研究。结果表明, 随着入口风速的增加, 两种散热器的热阻减小的同时压降随之增大, 但其热阻减小的趋势变小。入口风速相同时, 相比板式翅片散热器, 流经半圆柱板翅片散热器的空气受到半圆柱肋片的影响产生涡流, 因而减少了热阻, 同时增加了压降, 但其综合性能远好于板式翅片散热器。

针对平行小槽道的流量分配问题，设计了不同的进出口方式，并采用数值方法研究其对槽道散热器内流量分配和换热特性的影响。结果表明，进出口方式对槽道散热器内流量分配特性影响很大；提出流量和换热不均匀系数来评价进出口方式的影响，发现相同进出口方式下，流量不均匀系数随着流量的增大而增大；当槽道散热器流量相同时，顶部中间(UC)进出口形式的散热器内流量不均匀系数最小；当槽道面积一定时，流量不均匀系数随槽道个数增加而减小；流量一定时，槽道的表面温度不平均系数随加热功率的上升而增加；加热功率一定时，热阻随着流量的增加逐渐减小并趋于定值。

因焦耳加热导致光导开关芯片温度升高并形成局部热点，影响了光导开关功率容量、重复频率和寿命的提高，因此需对光导开关进行主动冷却。设计了一种矩形微槽硅微通道散热器，其由散热器本体和盖板两部分组成，散热器本体上设有分流槽、矩形微槽阵列、汇流槽，盖板通过半导体刻蚀工艺形成通孔，两部分通过硅-硅键合工艺连接以形成闭合通道。以水为工质，实验测试了不同冷却工质流量、进口温度时微通道散热器的换热性能、温度均匀性和流体阻力，证明该微通道散热器在适中的冷却工质流量下具有较高的换热性能、较低的流体阻力和较好的温度均匀性，满足重复频率大功率光导开关的散热冷却需求。