内燃机是最为广泛的一种热力机械,近些年由于能源危机和环保问题,内燃机的燃烧和排放控制得以迅速发展,但内燃机的燃烧是在有限空间内,喷雾湿壁现象所带来的消极影响几乎不可避免,研究人员多采用掺混挥发性好的替代燃料减少燃油喷雾撞壁的质量,设计燃烧室结构来减少湿壁和利用撞壁,其中虽有通过改变壁面特性,如壁面温度、表面粗糙度等对撞壁后混合气分布展开研究,但少有针对湿壁后燃油与燃烧室壁面间微观流动过程及其影响因素的研究,以壁面润湿性作为边界条件的研究更是鲜有报道。本文基于壁面润湿性,对不同边界条件下燃料单液滴以及喷雾液滴撞壁展开了研究。主要搭建了材料表面加工平台、单液滴撞壁纹影光学平台以及喷雾撞壁纹影光学平台。并基于MATLAB图像处理功能,给出了单液滴和喷雾纹影图像分别进行量化处理和分析的方法,最后对单液滴撞壁的蒸发过程以及喷雾撞壁的混合气特性两方面进行了总结分析,主要研究内容如下:燃油单液滴撞壁方面,研究了正丁醇和柴油两种燃料在不同壁面温度和壁面润湿性条件下,单液滴撞壁后的蒸发过程,总结分析了壁面温度和壁面润湿性对气相扩散宽度、扩散高度以及扩散面积的影响。试验结果表明:正丁醇液滴撞击光滑壁面时,在不同的换热方式下液滴撞壁后的气相分布不同。柴油在核态沸腾的起始温度点到膜态沸腾区间内,柴油撞壁后多以复合的换热方式进行蒸发。正丁醇在过度沸腾状态下气相对周围环境的覆盖度较大,但混合气浓度较低,核态沸腾下更易在短时间能形成局部较浓的混合气。对比正丁醇液滴撞击三种不同润湿性表面,膜态沸腾出现的起始温度点存在明显不同,壁面润湿性对正丁醇和柴油液滴撞壁后不同沸腾状态的气液相形态发展起着重要作用。燃油喷雾撞壁方面,研究了正丁醇燃料在不同环境压力、壁面温度和壁面润湿性条件下,燃油喷雾撞壁后混合气特性的变化规律,总结分析了不同边界条件下对撞壁后气液相的形态发展以及铺展半径、卷吸高度以及扩散面积的影响。试验结果表明:除0.1MPa外其他环境压力下的正丁醇撞壁喷雾液相的卷吸高度随时间推移先增加后减小,气相占比显著提高。喷雾撞壁后气相的卷吸高度随着壁面温度的升高而增大,液相的卷吸高度随时间推移呈先上升后下降的趋势,且壁面温度越高卷吸高度下降速度越快,随着壁面温度的升高喷雾撞壁后气相的扩散面积增大,喷雾气相所占的比例越大。在环境压力为0.5MPa、壁面温度为20℃条件下,正丁醇燃油喷雾撞击激光刻蚀表面时出现明显气化现象,撞击化学处理表面时在其铺展的过程中两端可观测到较为明显的漩涡。在环境压力为0.1MPa、壁面温度为20℃条件下,正丁醇燃油喷雾撞击激光刻蚀表面时卷吸高度最大,喷雾撞击化学处理表面时铺展半径最大,其次是组合表面,撞击激光刻蚀表面的铺展半径最小,正丁醇燃油喷雾撞击激光刻蚀表面和化学处理表面时的气相占比较大。