能源枯竭和环境污染已成为困扰世界发展的两大难题,由于科技的不断进步人们的生活方式与水准都发生了翻天覆地的变化,机动车消费量越来越大,每天要消耗大量燃油,汽车行驶过程中排放的尾气会产生雾霾,对环境造成的严重影响,甚至危害到人们的身体健康,因此减少发动机的排放成为人们重点关注的问题。作为车用发动机之一,直喷式柴油机是目前为止热效率较高的动力机械之一,而对于柴油机性能改善来说燃油射流的分裂雾化过程起着至关重要的作用。尽管已经对液体的雾化机理开展过许多研究,但由于柴油机燃烧室环境条件的复杂性,针对高温高压环境下的柴油雾化分裂过程的认知并不全面,因此开展条件更为极端的高压力温度环境下的燃油分裂雾化研究是十分必要的,这将有全面地加深人们对柴油雾化机制的理解,为先进柴油机乃至其他热能动力装置的研究开发提供理论基础。首先采用理论分析的方法对热氛围环境中的燃油射流分裂雾化机理进行了研究。以圆柱射流作为研究对象,在考虑射流粘性的条件下,求解了气液界面上的温度分布,计算出射流的表面张力变化,以及其轴向空间分布,将表面张力的空间分布模型与圆射流输运模型联立得到了高压热氛围环境下的色散方程。通过Müller方法对色散方程求解,得到了射流表面波在发展过程中界面处温度和表面张力等流体属性的分布变化情况,以及射流表面波增长率与波数的关系,利用线性稳定性理论分析了Re数、环境温度、气体密度、射流直径以及角向模量等对表面波增长率以及支配波数的影响,并总结出燃油在喷入热氛围环境后的表面张力变化规律,进而衍生出射流的破碎规律。利用高温高压定容弹及高速摄影对热氛围环境下喷雾发展过程进行了研究。以环境压力、环境温度、喷射压力、喷孔直径等参数作为研究变量,获得多组喷雾图像,在此基础上分析了热氛围环境下环境压力、环境温度、喷射压力、喷孔直径等因素变化对喷雾贯穿距离和贯穿速度等贯穿特性的影响,研究了热氛围环境下喷射参数和环境参数对喷雾铺展面积、喷雾锥角等铺展特性的影响,借助试验结果,对比经典雾化模型并修正得到了高压热氛围环境条件下燃油雾化的经验模型。借助纹影法测量获得了喷雾体及周边流体密度变化,借助液相驰豫时间、气相分形特性等参数分析了环境压力温度对于气液相结构特性的影响。选取多个工况点,研究了较高环境压力温度对喷雾气液相结构分布特性的变化规律,借助液相驰豫时间、分形特性等参数具体量化了气液相结构分布特性,并通过对比液相驰豫时间与射流破碎时间,将理论分析与实验研究相结合获得了环境压力和温度对雾化过程较完整的影响机制。