为了解决部分微电子设备供电需求大，而单一的压电能量收集结构无法满足的问题，该文对基于涡致振动的压电能量收集阵列进行流-固-电耦合仿真，并与风洞实验数据进行对比。首先对前置阻流体的俘能结构进行测试，验证结构的可行性，然后对串列、并列、错列、长方阵型的压电俘能结构进行研究。仿真与实验结果表明，压电能量收集阵列随风速的增大呈现整体增大的趋势，随间距的增大呈现先增大后减小的变化趋势，前置阻流体的俘能结构直径D=0.02 m，在风速为6 m/s，中心距L=5D的条件下，输出电压峰值为4.35 V，长方阵型的发电性能最优；在风速为6.5 m/s，L=1.5D时，电压峰值为9.98 V。结果表明，压电能量收集阵列具有一定的优势，为涡致振动压电能量收集的研究提供了参考。

为了解决厚板切割领域中高功率轴快流CO2激光器翅片管换热器压力损失大、传热效率低的问题, 采用计算流体力学软件ANSYS分析了3种涡流发生器的换热特性, 并对换热性能更佳的梯形小翼涡流发生器的形状、长度、高度和安装角度进行优化设计; 通过一个开环的风洞实验平台验证了数值模拟数据的可靠性。结果表明, 长度11mm、高度2.6mm的梯形小翼涡流发生器采用30°迎角渐缩方式布置时换热性能最佳, 在雷诺数为600~1600范围内, 和没有安装涡流发生器相比,梯形小翼涡流发生器的努塞尔数Nu提高了8%~22%, 摩擦因子上升了16%~27%; 8h稳定输出功率4216W, 比额定输出功率高出5.4%。该研究提高了CP4000系列激光器的厚板切割能力。

针对2.5Ma条件下气动光学传输效应对红外成像的影响进行机理分析。利用有限元仿真得到头罩外流场的温度、压力、空间分布形态的参数。在此数值仿真基础上, 提出将头罩外流场等效为气体透镜的方法, 计算透镜的折射率和焦距及其对原红外成像系统焦点位置的改变量约为49.66 μm, 此改变量小于焦深, 则外流场对红外光线传输的影响基本可以忽略, 成像不会产生模糊。测量风洞实验拍摄到退化图像的调制传递函数（MTF）与红外探测系统的MTF相差很小, 验证了对气动光学传输效应机理分析的正确性。

针对超音速飞行器在大气中飞行时所产生的湍流脉动气动光学效应进行了理论分析与计算,并对气动模糊图像进行了复原。首先根据计算流场时使用的湍流模型及其控制方程,计算脉动流场气动光学效应所对应的点扩散函数。计算结果表明,气动光学点扩散函数的幅度响应函数具有低通特征,使目标图像成像模糊。在相同飞行高度下,马赫数越高,图像模糊越严重。通过把气动光学效应传递函数应用于风洞实验吹风前图像,并将得到的气动模糊图像与吹风后实测图像的对比,验证了理论点扩展函数的正确性。最后,提出了一种改进的Landweber迭代图像复原方法对气动光学效应进行了校正。该方法在每一步迭代时对松弛因子进行修正,具有较快收敛速度和更好的复原效果。

提出了适合工程实际的微扑翼飞行器的设计方法.利用几何相似原理,拟合了以翼展为基本参数的仿生公式,并确定了飞行参数、结构参数和动力参数.根据初步的仿生设计结果,进行传动结构、翅翼尾翼等总体结构设计,并按照运动学分析、气动力分析、动力学分析相结合的动态分析方法研究了扑翼样机理论上产生的升力.与风洞实验结果比较表明,平均升力误差为0.61 g,基本满足设计要求,为微扑翼飞行器的研制提供了理论和实验依据.