针对磁驱动高速飞片发射技术，建立了磁驱动飞片的二维磁流体力学数学模型，并考虑了焦耳热对飞片的影响。在四边形网格的基础上，采用算子分裂法，把磁流体力学方程依次分成热扩散、磁扩散、理想流体力学三个物理过程进行求解，研制了磁驱动飞片二维磁流体力学数值模拟程序。对美国Sandia国家实验室Z装置上的一个磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟，并分析了不同时刻焦耳加热对飞片的烧蚀情况，计算得到的飞片自由面速度曲线与实验激光速度干涉仪测量的结果相吻合。

以直线感应加速器(LIA)匹配磁场设计和束线调谐为背景, 提出解决强流相对论电子束长距离、小波动、多元件磁约束的输运优化问题的数值优化办法, 建立基于遗传算法的优化程序。结合束质心轨迹及束包络耦合模型, 设计描述束传输半径波动大小的评价函数, 采用励磁元件馈入电流为优化对象, 解决LIA磁场配置“组合爆炸”优化问题。计算结果表明: 优化程序可依据不同的初始束流, 有针对性地快速给出一组符合束输运要求的励磁电流配置。研究成果为在建的LIA装置束线调谐提供一种重要的数值分析工具。

空间碎片与航天器的撞击速度通常大于10 km/s，这种速度条件下撞击过程的物理特点是高温、高压和高应变率，同时伴随着熔化、汽化及等离子体等相变问题发生。利用AUTODYN/SPH的二次开发功能，在程序中嵌入Sesame状态方程数据库和铝材料的相图，数值模拟出撞击速度为5.0和5.6 km/s时的防护屏穿孔直径分别为9.02 mm和9.34 mm，计算结果与实验结果符合较好，说明物理建模及参数的选取合理，同时也验证了数值模拟方法的正确性及有效性。通过计算给出碎片云的热力学量压力和温度分布，结合铝的相图，对超高速撞击产生碎片云的相分布进行了初步计算，给出了碎片云中固、液、气相的分布范围。

建立了多层串联PZT95/5爆电换能组件3维数值模型，对固化封装条件下陶瓷介质击穿问题进行了计算分析，计算结果表明：在不改动器件外部结构尺寸条件下，采用等厚度PZT95/5叠片结构布局对进一步提高输出电压方面存在瓶颈。为克服上述影响以及降低爆电换能组件击穿概率，提出了PZT95/5铁电陶瓷非等厚度布局解决方案。为实现上述设想，通过引入不等式约束条件计算得到一组非等厚度优化布局，将爆电换能组件所用PZT95/5铁电陶瓷数量减至19片，同时有效实现该布局下，各片PZT95/5陶瓷电压均低于对应厚度击穿电压的优化目标。

对轨道型固体电枢电磁发射的电磁过程进行了研究,建立了基于麦克斯韦准静态A-Φ场方程的3维静枢电磁发射数值模型。利用ANSYS有限元电磁模块结合发射装置的实测参数,对电枢在静枢模型下的电磁发射进行了模拟。计算结果表明:馈入相同电流加载波形时,流经C型电枢的电流密度、磁通量以及电磁发射过程中所受电磁力,在不同时刻的内部分布、峰值和大小均与文献计算结果相符。