太赫兹波具有高穿透性、低能性及指纹谱性等特征，被广泛应用于探测领域，因此，设计太赫兹波成像光学系统具有重要的意义和广泛的应用前景。首先，以四块透镜构成的天塞物镜为参考结构，应用近轴光学系统像差理论构建系统像差平衡方程，给出了系统初始结构参数求解函数和方法，再结合光学设计软件进一步校正系统像差，最终设计了一种用于太赫兹波探测的大孔径光学成像系统。该光学系统由4块同轴折射透镜构成，焦距为70 mm，F数为1.4，全视场角为8°，在奈奎斯特频率10 lp/mm处全视场角范围内的调制传递函数（MTF）值均大于0.32，各视场内的弥散斑均方根（RMS）半径均小于艾里斑半径。最后对系统各种公差进行分析和讨论。设计结果表明，本文设计的太赫兹波探测光学成像系统具有孔径大、结构简单且紧凑、成像质量较好且加工性易于实现等特点，满足设计要求，它在太赫兹波段高分辨率探测领域具有重要应用价值。

甚宽视场相机作为高分六号卫星的核心载荷，具备65.6°视场、862 km超大幅宽和8谱段成像能力。针对其自由曲面离轴四反光学系统的结构特点和任务需求，采用复合型多层隔热组件进行热隔离、高导热率石墨膜进行热疏导及分级热控等措施进行了热控设计，实现了光机结构的精密控温和高热耗/热流密度电子学设备的高效散热，并利用有限元分析软件UG12.0/Space thermal仿真分析了相机高、低温工况下的温度；通过对比热分析、热试验及卫星在轨遥测温度数据，验证了该热控方案的实际效果。在轨遥测数据显示：光机结构在轨温度水平为19.7~20.3 ℃，温度梯度最大不超过0.4 ℃，CMOS焦面组件每轨摄像12 min的情况下，温度波动在19~24 ℃，均满足热控指标要求，遥测数据与热分析及热试验结果偏差小于±0.5 ℃。表明该相机热设计正确可行，热分析及热试验过程合理可靠。

以高等院校本科教学实验中常用的电子分析天平为例，围绕实验教学以培养学生实验技能和实际动手能力的教学目的，探讨标准化、模块化开发相应的虚拟仿真仪器单元。该设计不仅高仿真度保留电子分析天平的操作步骤和实验现象，还为其他实验项目调用提供标准接口参数，实现虚拟仿真实验教学系统的高效开发和运行，完善多层次实验教学体系。

为了提高自然循环铅铋反应堆的固有安全性和经济性，以南华大学自主设计的反应堆（Small PAssive Long-life LBE-cooled fast Reactor，SPALLER-100）为研究对象，探索其堆芯可输出的最大功率。在满足运输尺寸、材料耐久性、堆芯长时间运行的稳定性以及事故工况下的安全性等条件下，提出了5种稳态安全限制和2种事故安全限制。研究将稳态安全限制处理为多目标复杂多维非线性约束的优化问题，基于拉丁超立方抽样和克里金代理模型搭建了中子学最大功率计算平台；同时，考虑自然循环能力，分别计算不同堆芯高度下的中子学最大功率和自然循环功率，最终获得了满足中子学与热工的最大功率设计方案。基于设计方案与事故安全限制，采用准静态反应性平衡方法，开展了失热阱、超功率和入口冷却剂温度过冷等事故的全寿期安全分析。研究结果表明：堆芯功率由原100 MW提升到120 MW左右，中子学最大功率平台具有一定的准确性，且最大功率方案符合安全、经济的要求。研究结果为其他类型的自然循环反应堆的输出功率最大化设计提供参考思路。

电磁波照射下的建筑物室内电磁环境具有混响效果，因此可采用功率平衡法（PWB）快速评估室内电磁环境水平。然而目前PWB方法中电大腔壁耦合截面（CCS）的计算模型建立在腔内电磁波不穿透腔壁的条件下，无法直接用于电磁波可穿透室内建筑物墙壁的耦合截面计算。为此，提出了一种适用于电磁波穿透有限厚度建筑物墙壁的CCS计算新模型。该模型考虑实际建筑物墙体的厚度和材料电磁特性，能够充分反映电磁波因有限厚度墙壁多次反射对室内电磁环境水平的影响。将该模型应用于室内电场水平的快速评估，预测结果与实际测量结果吻合较好，证明了所提有限厚度建筑物墙壁CCS模型的合理性。

针对沙尘环境下室外图像存在的色差，低对比度以及低清晰度的问题，提出一种基于RGB色彩平衡方法的沙尘降质图像增强算法，该算法主要包括色彩校正、对比度提升两个任务。针对沙尘图像色彩分布的特殊性以及灰色世界算法的启示，提出了保持颜色分量均值的RGB色彩平衡方法（RGBCbm），使得RGB三通道分量根据颜色分量的均值进行拉伸，有效去除了图像中沙尘造成的色幕问题，进一步采用带色彩恢复的多尺度视网膜增强算法提高色彩校正结果；利用相对全局直方图拉伸算法结合Lab颜色模型对图像的对比度、色彩以及明亮度进行最后的增强和校正。对实验数据进行测试，结果表明，该算法可以有效解决各类沙尘降质图像的色差问题，并在提高图像色彩丰富性和对比度的同时增强图像细节的清晰度。与其他先进算法相比，水下图像质量指数和图像对比度指数分别达到了0.602和0.994，分别提高了0.140和0.018。