在航空发动机的工作状况下,缸内持续处于高温高压的环境,而这一环境往往超过燃料的临界温度与压力。超过之后,燃料将不存在气相与液相的区别,而呈现出超临界态独特的特性。为了分析缸内环境超过燃料临界温度与压力时燃料的喷射雾化过程,研究超临界环境下燃料的喷雾特性与传统条件下喷雾的区别具有很强的必要性。航空煤油作为化石燃料提炼出的混合物,其具体成分及比例均较为复杂。为了更好地对航空煤油在缸内高温高压条件下的喷雾过程进行模拟,引进了模型燃料的概念。理想的模型燃料由少数类燃料构成,在物性条件上与航空煤油保持基本一致。正癸烷因其作为直链烷烃中碳分子数与航空煤油成分平均持平,其物性水平与航空煤油保持了一定的一致性,经常被用作航空煤油模型燃料的成分。在航空煤油超临界环境下喷雾的研究过程中,正癸烷的相关研究处在十分重要的位置。本文中描述了超临界喷雾测试平台的设计与实现过程,应用了纹影法与米氏散射法,利用高速摄影仪拍摄并测量了燃料喷雾及其液相部分的特征,包括喷雾贯穿距、液相贯穿距以及喷雾锥角,在径向与轴向上对喷雾形状做出量化分析,讨论超临界环境下环境对喷雾的影响。在高压定容弹内,设计了试验测量正癸烷的临界温度数值,并建立了高于其临界温度的环境作为燃油喷雾的超临界试验环境。使用纹影法与米氏散射法测量了超临界环境下不同温度下正癸烷的喷雾形状,并根据试验结果基于MATLAB编写了图像处理算法,对试验结果图像进行批量处理并分析温度对正癸烷喷雾形状的影响。试验证明温度的上升促进了喷雾的超临界相变过程,而对喷雾贯穿距与喷雾锥角影响极小。这一点是超临界喷雾的特殊特征,也是后述修正超临界喷雾仿真模型过程的重要参考。使用计算流体力学软件CONVERGE对高温高压环境下正癸烷的喷射雾化过程进行了数值分析,根据结果基于MATLAB编写了图像处理算法,对结果图像进行批量处理并讨论了模型网格密度、破碎模型KH-ACT以及湍流亚格子模型STD对喷雾计算过程与模拟结果的影响。结果证明,最小网格尺寸在0.03125mm时,模型对喷雾形状的预测基本准确。KH-ACT模型旨在为液滴初次破碎过程加以空化及湍流的影响,使计算结果更加贴近超临界环境下燃油的喷雾过程;湍流亚格子模型STD考虑了随机性湍流分散,且当湍流分散系数为0.16时,修正了液相与超临界态喷雾贯穿距的过度预测,可以得到更贴近试验的喷雾预测结果。最终修正后的超临界环境下正癸烷喷雾模型已实现在高温高压下喷雾特性的准确预测。超临界环境作为航空发动机缸内喷雾燃烧基本工作状态的重要条件,基于此的研究需要继续推进。针对正癸烷修正的喷雾预测计算模型为进一步研究航空煤油模型燃料计算打下了基础,接下来的研究重点将是针对航空煤油的模型燃料修正合理的数值分析模型并预测其喷雾过程,并最终提供促进喷雾过程、增进燃油与气体环境混合的有效方法,改善燃烧过程,进一步推动节能减排方向的发展。