针对FSO(free space optica)链路和RF(ratio frequency)链路之间通信速率不匹配以及由地面多用户移动所带来的通信服务状态变化问题，提出了无人机自由空间光通信/射频（FSO/RF）混合中继链路传输速率优化方法。以用户公平性、最低服务质量以及无人机总功率为约束，建立了无人机中继协作的FSO/RF混合通信下行链路模型，提出了一种基于无人机动态轨迹和发射功率联合优化算法。利用连续凸逼近及拉格朗日对偶函数法，将原非凸模型转化为凸优化问题进行求解。对不同能见度下链路传输速率进行分析，结果表明，能见度为1.7 km时，FSO链路和RF链路均达到全速传输。所提算法相较固定式中继平均通信速率有了447.5%的提升，相较非功率优化算法链路平均通信速率提升32.5%。

假定模型参数的不确定性服从正态分布，根据贝叶斯原理，其最可能的分布是结合先验信息和观测信息得到的最大后验概率，马尔科夫链蒙特卡罗（Markov Chain Monte Carlo，MCMC）抽样适用于此类反问题求解。鉴于随机论方法的巨大计算量，本研究利用BP（Back Propagation）神经网络及相对熵最小化来自适应加密训练数据，从而建立替代复杂正向程序的代理模型，并利用开发的不确定性分析程序对影响空泡份额的模型参数不确定性进行量化分析，选用的子通道程序为COBRA-IV。结果表明：在求得模型参数不确定性后，通过不确定性正向传递得到结果的95%置信区间对实验值的包络性较好，利用不确定性均值对模型进行标定得到的结果较基准值更接近实验值。因此，本研究建立的不确定性量化分析方法能较好适用于子通道程序的不确定性分析。

提出一种适用于有限口径下高相对介电常数和大尺寸目标物体的反演方法。首先分析了低损耗介质的复折射率，通过有效折射率的计算方法得到有效折射率与介电常数关系；利用高频近似估计对比度函数，通过近似估计散射体内部散射场及其梯度对传统Rytov近似进行数学上的修正，产生无相位条件下Rytov积分近似模型，该模型可以实现定量重建高相对介电常数和大尺寸未知目标的对比度虚部。仿真结果显示有限口径下的Rytov积分近似可以对高介电常数和大尺寸目标的对比度虚部提供精确的形状重建。

核反应堆安全分析中的冷却剂丧失事故（Loss of Coolant Accident，LOCA）是反应堆安全的重要研究对象之一，LOCA事故中的再淹没阶段棒束通道内的热工水力行为是其中一个十分关键的问题。利用西安交通大学核安全与运行研究室的膜态沸腾实验平台，本文开展了对5×5均匀加热棒束开展了底部再淹没实验研究。通过求解一维瞬态逆导热问题获得再淹没过程中加热棒束的表面参数，探究了不同实验条件对骤冷前沿推进速度的影响，使用热工安全分析程序RELAP5对实验结果进行对比计算，总结了其在模拟再淹没过程中存在的问题。结果表明：1）再淹没过程中高进口流量、高入口过冷度和低功率密度更有利于骤冷前沿的推进；2）RELAP5模拟的骤冷时间总均方根误差40.994 s；包壳峰值温度（Peak Cladding Temperature，PCT）总均方根误差61.465 K。模拟值在后临界热流密度（Critical Heat Flux，CHF）换热阶段与实验值相比误差较大，问题主要集中在沸腾模式判断和膜态沸腾换热模型上。本文中的实验数据可为再淹没过程的流动传热预测模型提供新的验证数据，也可用于评价和优化热工安全分析程序。

辐射屏蔽设计是反应堆设计的重要组成，面向陆海空天全域的新型核动力技术的发展对辐射屏蔽优化设计方法提出了新需求。采用传统屏蔽结构多目标优化方法处理三维屏蔽结构优化问题时，存在寻优速度慢、难以收敛、全局性差等缺陷，基于第三代非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm Ⅲ，NSGA-Ⅲ），开展面向三维屏蔽结构设计的高维多目标优化方法研究。基于核反应堆三维屏蔽结构模型，以屏蔽层重量、体积和特定区域辐射剂量率为优化目标，开展NSGA-III优化方法的性能对比分析研究。数值结果表明：本文建立的高维多目标优化方法可更高效、稳定地搜寻Pareto前沿解，可为辐射屏蔽设计优化提供新思路。