文中建立了电感电流连续模式（CCM）运行的分数阶Cuk变换器的非线性等效电路模型和非线性数学模型，利用等效小参量（ESP）符号分析法得到了其等效数学模型；然后基于谐波平衡原理，迭代求解获得了变换器状态变量瞬态和稳态近似周期解；进而分析了电感和电容分数阶次对状态变量直流工作点和周期解闭合轨道以及纹波分量的影响，并通过仿真验证了文中方法所得状态变量瞬态解和稳态解的准确性；最后，以电感和电容阶次均为0.9的分数阶Cuk变换器为例进行了实验验证。实验和文中方法所得状态变量（输出电压与电感电流）的稳定时间分别为1.56 ms和1.52 ms，输出电压平均值分别为2.110 V和2.959 V，纹波电压峰值分别为96 mV和109 mV，电感电流平均值分别为0.112 A和0.148 A，纹波电流峰值分别为52 mA和59 mA。可见，对于状态变量的瞬态和稳态特性，文中方法和实验所得结果均比较接近。文中还进一步验证了该方法的有效性以及所得状态变量瞬态和稳态解的准确性。文中方法所得分数阶变换器的稳态解同储能元件的阶次相关，可用于分析分数阶阶次对电路特性的影响；此外，也可根据所得到的稳态解的解析表达式，对变换器系统的稳定性进行分析。

为了提升整体式微通道换热器的整体性能，建立了整体式微通道换热器的稳态换热模型，研究了结构参数与运行参数对其的影响规律。整体式微通道换热器以R245fa为工作工质，并在实验验证模型准确性的基础上，利用该模型模拟研究了换热器风量和换热器热管间距对系统整体热阻和空气侧压降等参数的影响。研究结果表明，当微通道换热器的蒸发段风量为0.41 m³/s、冷凝段风量为0.21 m³/s时，换热器的系统整体热阻为0.038 0 m²·K/W；随着冷凝段和蒸发段循环风量的增加，微通道换热器空气侧的压降增加，整体热阻均降低；微通道换热器的整体热阻的下降趋势随着风量的增加而逐渐减弱，得出在本研究范围内，蒸发段风量取0.45 m³/s、冷凝段风量取0.69 m³/s为宜；随着整体式微通道换热器热管间距的增加，微通道换热器整体热阻呈上升趋势，微通道换热器在蒸发段空气侧的压降呈下降趋势。当换热器热管间距为6 mm时，微通道换热器综合性能达到最佳。研究结果对通信基站冷却设备设计及微通道换热器结构与控制参数优化设计提供了参考依据。

采用Fe₃O₄/水磁性纳米流体和磁场改善管壳式换热器壳程的对流换热性能。通过三维数值模拟，分析了磁性纳米流体体积分数、流率和磁感应强度对管壳式换热器对流换热性能的影响。结果表明，换热器的传热率和强化效应会因为纳米粒子的导热系数和布朗运动而得到提高，但当体积分数大于1%时，提升幅度会逐渐减小并且效能评价系数会降低。相比其他性能强化技术，磁场对磁性纳米流体的作用可以使换热器在压降增加不大的情况下显著提高换热性能；与没有施加磁性纳米流体和磁场的情况相比，磁场下加入了Fe₃O₄/水磁性纳米流体的管壳式换热器的传热率提升最高可达68.2%，而压降只增加了13.8%，与施加了磁性纳米流体而没有施加磁场的情况相比，其传热率的提升最高可达46.7%，而压降只增加了1.96%。磁性纳米粒子本身具有的高导热性质和其布朗运动效应以及磁性纳米流体在垂直均匀磁场的作用下带动壳程流体形成的由内向外的旋流，加剧了对热边界层的扰动和冷热流体的混合，是对流换热性能增强的主要原因，且磁感应强度越大，流体流率越低，磁场对流体综合传热性能的影响越显著。

以高挥发性的乙醇与低挥发性的加氢生物柴油和柴油构成的多组分混合燃料为研究对象，研究了单个液滴在高温下的内部蒸汽气泡动力学及蒸发特性。在恒温加热炉中，采用挂滴法结合高速显微成像技术，在773、873和973 K温度下，捕捉了加氢生物柴油-乙醇-柴油混合燃料液滴在蒸发过程中的形态变化，分析了液滴的归一化平方直径和寿命等特征。研究表明，在773 K下，蒸发过程较平稳，液滴体积均匀减小，而在973 K下，0.093 s时液滴内开始产生微小气泡并逐渐增大；在0.767 s时再次形成微小气泡，并于0.907 s时出现第2次破裂。升高环境温度有助于增加燃料液滴的蒸发速率，加剧蒸发过程中的微爆现象，一定程度上缩短了液滴的蒸发时间；蒸发过程中液滴内部的气泡增长与汽液界面的Rayleigh-Taylor不稳定性有关，且在液滴表面观察到了表面张力现象；与柴油相比，随着二元燃料中加氢生物柴油含量的增加，组分对蒸发的抑制作用更强，与二元燃料相比，三元燃料中的乙醇促进了微爆，缩短了液滴蒸发；三元燃料的液滴蒸发按序呈现乙醇主导、乙醇和柴油共同主导以及三者共同蒸发3个典型特征阶段。

针对国内外大口径天然气管线阀门型线优化周期长、优化过程机械式重复的问题，提出一种采用Kriging代理模型结合NSGA-Ⅱ算法的轴流式调节阀型线优化方法。以DN600轴流式调节阀为研究对象，通过Fluent与ANSYS软件对其性能进行初步评估后，选定流量值、最大应力水平和最大变形量为优化目标。首先采用B-spline曲线对阀体型线进行拟合，通过改变控制点的坐标实现阀体型线的参数化，并实现阀体型线的自动建模，运用拉丁超立方采样方法设计100种型线，通过数值模拟得到结构优化样本库，建立轴流式调节阀的Kriging代理模型。然后采用NSGA-Ⅱ算法对代理模型进行寻优得到Pareto前沿解集，通过对3个型线前沿解与初始型线内部水平截面的速度、压力变化曲线的研究，确定最优型线。再对优化前后的开度-阻力特性、流量-阻力特性及阀后管道内部流动进行研究，结果表明，优化后的型线流量值提高了9.2%，最大应力水平降低了8.46%，最大变形量减小了6.2%，优化后流体阻力降低，阀后管道高速流动影响距离减小。优化后型线的性能提升证明了该型线优化方法的有效性，揭示了该方法在阀门型线结构优化领域的潜力。

为探究甲基修饰1，4-二氮杂二环辛烷（DABCO）串联双离子离聚物官能度对阴离子交换膜（AEM）电渗析脱盐行为的影响，文中设计并制备了3种不同离子交换容量（IEC）的甲基修饰DABCO串联双离子离聚物AEM（QPPO-x），对所制备的膜的化学结构、热稳定性、机械性能、基础性能、电渗析脱盐性能进行了系统表征。结果表明：QPPO-x的化学结构符合研究设计；QPPO-x的热稳定性、机械性能、基础性能满足电渗析脱盐工艺的基本要求；该类膜的电渗析脱盐性能随着膜的IEC的增高有提高的趋势；拥有最高IEC的QPPO-0.20膜的脱盐效率达86.79%，盐通量达81.39 mg/（m²·s），脱盐能量损耗为2.35 kW·h/kg，其各项电渗析性能均优于商业膜AMX，在电渗析脱盐领域具有很好的应用前景。

为了探究作为锌离子电池正极的Na_1.25V₃O₈的电化学性能是否还具有进一步提升的空间，文中通过水热-固相法成功合成了纯Na_1.25V₃O₈和铷掺杂Na_1.25Rb _x V₃O₈纳米棒。根据XRD谱图可以看出，随着铷含量的增加衍射峰向低角度偏移且没有新的衍射峰生成，表明Na_1.25Rb _x V₃O₈样品为纯相且保持空间群为P21/m的结构对称性。这一结果说明铷离子成功进入了Na_1.25Rb _x V₃O₈层状化合物的层间。SEM和TEM形貌分析结果显示，随着Rb⁺掺杂量的增加，纳米棒的形貌变得更大、更厚，会降低材料的比表面积，导致阻抗的增加和Zn²⁺离子扩散系数的降低，对电化学性能产生不利的影响。EIS和GITT测试结果也证实，Rb⁺的掺入会使其比容量降低。电化学测试结果显示，虽然未掺杂的Na_1.25V₃O₈纳米棒表现出370 mA·h/g的初始比容量，但随着充放电过程的进行其比容量衰减很快，在电流密度为100 mA/g条件下长循环100圈后的放电比容量衰减了初始容量的50%；而Rb⁺掺杂的纳米棒尽管比容量有所降低，但其循环稳定性和倍率性能均得到显著提升。其中Rb掺杂量为1%的样品初始比容量为336 mA·h/g，在相同条件下循环100圈后和初始比容量相比只衰减了6%；当Rb掺杂量增加到5%时，尽管初始比容量只有217 mA·h/g，但100圈后放电比容量和初始比容量相比几乎没有衰减。利用XPS能谱和原位XRD技术对其锌离子存储机理进行了深入分析，该水系锌离子电池体系中Na_1.25Rb _x V₃O₈正极材料的氧化还原反应机理主要以化学转化反应为主，其中只有充电反应过程是可逆的。

电子工业中八氟丙烷（C₃F₈）的存在会影响六氟化硫（SF₆）气体的灭弧和绝缘性能，需要对C₃F₈进行分离，而目前深冷分离法无法将低浓度C₃F₈除尽，运用吸附分离法进行C₃F₈吸附的研究报道也还较少。文中采用已经商用的13X分子筛对低浓度C₃F₈进行吸附，模拟工业上的固定床吸附实验，测量电气行业中的C₃F₈在13X分子筛上的动态吸附性能，并研究了商用13X分子筛对低浓度C₃F₈（ppm级）的吸附透过曲线随进气流量、进气C₃F₈质量浓度和吸附温度的变化规律，分析各因素的影响程度。绘制C₃F₈吸附透过曲线，通过吸附透过曲线进行吸附平衡模型预测和动力学模型的拟合，分析了13X分子筛对低浓度C₃F₈的吸附行为和机理。结果表明，吸附量随C₃F₈质量浓度的增加而增大，随入口流量和吸附温度的增加而减小；3种因素的影响程度为进气质量浓度>温度>进气流量。吸附平衡模型结果符合Langmuir等温吸附模型，相关度达到0.999 3，动力学吸附模型符合拟一级动力学模型，表明13X分子筛对C₃F₈的吸附为物理吸附。在温度为30 ℃、进气流量为1.2 L/min、压力为0.12 MPa、C₃F₈气体质量浓度为459 mg/L（即ppm级）时，13X分子筛对C₃F₈的动态吸附可达到5.428 mmol/g，为工业上运用吸附脱除C₃F₈工艺提供了数据参考。

体域网是远程医疗和健康监护的重要环节，现有研究多采用电磁波传输。相比之下，人体软组织中超声波传播衰减小，产生的热量少，比电磁波传输距离远且致病风险低，利用超声波实现人体范围的通信和组网具有一定优势。现有的超声波宽带通信多采用超短脉冲减少多径交叠及其带来的干扰，结合直接序列扩频技术可以共享信道实现多点接入。但是，增加通信数量带来的干扰使目标通信链路接收节点的信噪比降低，采用固定帧长与码长无法保证通信可靠性。文中针对多点接入的场景，对节点的通信速率进行数学建模，研究竞争与合作两种场景下的自适应速率调整方法，利用凸优化理论的拉格朗日乘数法推导了帧长和码长的闭式解，在多点通信中动态改变帧长和码长实现速率调整。仿真结果表明，文中方法随着通信链路数及其干扰变化可实现自适应速率调整，其中，基于协商对策论的合作方案可以平衡不同节点的通信速率，获得更好的网络性能，基于速率最大的竞争方案有助于提高目标通信链路的有效通信速率，实际应用中需根据应用场景进行选择。

陶瓷柱栅阵列（CCGA）封装具有优良的电热性能和高密度的信号互连特点，是航空航天等高可靠应用领域的首选。当引脚超过1 000以上时，由于封装形式及材料本身特性，高密度CCGA在温度变化环境中更容易出现失效。针对CCGA1144结构开展温度循环试验，通过微观结构观察和有限元仿真，研究在-55~125 ℃温度循环条件下，焊柱应力分布、变化规律、失效原因及模式。结果表明，温度循环过程中外圈焊柱与内圈焊柱相比，等效形变、等效应力、等效应变及塑性应变变化范围更大，更容易发生失效，特别是外圈的边缘焊柱。研究给出了热疲劳试验过程中焊柱的薄弱点，指出0.15~0.60 mm及2.17~2.43 mm两个区间是焊柱发生裂纹和断裂失效的危险区域，且后者区间更易产生裂纹及断裂。提出了焊柱热疲劳的3种失效模式，指出焊柱在疲劳机制、蠕变机制共同作用下产生损伤或失效，给出了加固和优化设计方向的建议。研究结果对高密度CCGA的质量改进提升、发展和应用具有指导意义和参考价值。

智能反射平面（IRS）和认知无线携能通信技术被视为是提高能量效率和频谱利用率的潜在关键技术。文中研究了基于非线性能量采集模型的IRS辅助认知无线携能通信网络，其中次用户发射机同时给多个次用户接收机发送信息和能量，每个次用户接收机采用功率分割方式实现信息解码与能量采集，目的是通过联合优化次用户发射机的波束成形矢量、次用户接收机的功率分割系数以及IRS相移使次用户发射机的发射功率最小化。为了保证次用户发射机的信息与能量传输效率并限制次用户发射机对主用户接收机的同频干扰，考虑次用户接收机具有最小信干噪比约束、最小能量采集约束与功率分割系数约束，次用户发射机对主用户接收机有最大干扰功率值约束，以及IRS具有反射相移约束。所构建的问题属于非凸的二次约束二次规划问题，并且优化变量之间高度耦合，难以求解。文中提出一种基于半正定松弛法和连续秩一约束松弛法的交替优化算法进行高效求解。为了降低复杂度，进一步提出一种基于IRS分组的低复杂度优化算法。仿真结果表明，与几种基准算法相比，所提算法能够有效降低次用户发射机的发射功率。

辅助谐振变换极逆变器（ARCP）在高频大功率领域具有高效率和低损耗的优势。然而实际应用中，中点电压偏移问题会使ARCP软开关失败率增加。文中针对ARCP母线分压电容中点电压偏移以及中点电压偏移导致的主开关管零电压开通失败的问题，提出了一种中点电压自抗扰控制策略。分析了母线电容等效串联电阻（ESR）对中点电压和交流侧电压的影响，建立了可变时序控制模式下包含母线电容ESR的中点电压模型。在此基础上设计了中点电压自抗扰控制器，利用辅助管控制过充电调节时间，实现了三相辅助支路谐振电感电流平衡，达到了中点电压稳定、主开关管零电压开通和提高逆变器效率的目标。与PI控制模式下97.0%的逆变器效率相比，自抗扰控制模式在最大功率下可达97.5%的逆变器效率。该控制策略无需改变电路结构，易于实现。仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。

粒子滤波器作为常用的非高斯非线性的滤波方法，已成功地应用于各种工程领域。然而传统的重采样方法导致了粒子贫化的问题，严重降低了滤波估计的精度与鲁棒性。文中提出一种结合跟踪失败检测与改进差分优化融合的自复位粒子滤波方法。首先通过跟踪失败识别方法对滤波估计值进行初步检验，在正常跟踪时不启用优化策略，算法性能与标准粒子滤波无异；在跟踪失败时，通过差分算法对粒子集进行复位，复位过程中设置了粒子置信区间的上下界以防粒子过度集中，并结合检验指示值规避对粒子的多次优化，以缩短算法的估计时间。仿真结果表明，文中算法通过动态调节方式继承了标准粒子滤波和差分进化粒子滤波的优点，有效提高了滤波估计的鲁棒性与估计精度，可在滤波成功时避免启用优化策略以降低算法的整体时间复杂度，并在滤波失败时启用差分优化策略进行自我复位以提高算法估计精度；且在相同定位精度下，其所需粒子数较标准粒子滤波更少，整体时耗较差分进化粒子滤波更低，在建模不确定时也可表现出良好的效果。

针对具有间隙拒绝服务（DoS）攻击的工业信息物理系统（ICPS），研究一种基于观测器的自适应事件触发稳定控制方案。首先构造一个观测器估计系统状态，并采用一种新的自适应事件触发通信方案以节约网络资源；然后通过受频率和持续时间限制的间隙DoS攻击对ICPS的影响建立攻击模型，将受到DoS攻击的ICPS划分为DoS攻击活跃期系统和DoS攻击休眠期系统，并用一些过去成功触发状态重构当前受到攻击的状态，得到基于动态估计器的攻击补偿机制，保证系统在DoS攻击活跃期间的渐进稳定；最后运用分段Lyapunov泛函方法、Jensen’s不等式和Schur补引理，得到系统的稳定条件，并提出自适应事件触发参数、观测器增益和控制器增益的协同设计方案。用间歇反应器系统模拟间隙DoS攻击下基于自适应事件触发的ICPS系统稳定性能。仿真结果表明，自适应事件触发策略和基于动态估计器的补偿机制不仅能够提升系统的稳定性，还能有效降低数据传输的次数，系统在静态事件触发策略下的触发次数大约是在自适应事件触发策略下的4.5倍。