缸内直喷汽油机因具有良好的动力性和瞬态响应、较低的冷启动HC排放等优点而成为国内外内燃机研发和应用的热点。闪急沸腾喷雾可以极大的改善喷雾锥角、贯穿距及液滴索特平均直径等喷雾特性参数,从而提高喷雾雾化质量,因而逐渐受到了内燃机研究者的重视。本文对过热液体中的气泡动力学行为进行了研究,建立了一个完整的闪急沸腾喷雾模型,并将该数学模型在计算流体力学程序KIVA-3V中实现;在此基础上,开展了汽油和单组分烷烃直喷六孔喷油器闪急沸腾喷雾的数值模拟研究。本研究主要成果和结论如下:对气泡核化模式的研究表明:均质核化发生需要较高的过热度界限导致其在本研究的环境压力范围(0~0.1MPa)并不适用,而异质核化发生所需过热度界限在宽广的压力范围(0~2MPa)内均较低,因此核化模型仅考虑异质核化模式。对气泡生长模型的研究表明:数值模型可以在宽广的过热度范围内准确预测气泡生长过程,且预测精度明显高于解析解。过热液体在不同阶段表现出的不同气泡生长特性,是由阻碍气泡生长的表面张力、粘性力、流动阻力和促进气泡生长的气泡内外压差、热反馈效应等因素相互竞争的结果。雅各比数(Ja)反映了气泡生长过渡阶段受惯性力和热传递影响的程度。环境压力一定时,雅各比数越大,气泡在表面张力控制阶段的生长延迟时间越短且最大加速度越大,在热传递控制阶段的生长速度也越快。对线性稳定性分析(LSA)破碎模式的研究表明:生长速度较低时气泡破碎主要由空隙率决定,但当生长速度超过一定值,破碎空隙率随气泡生长速度和初始半径比增加而减小;破碎时间随气泡生长速度增大和初始半径比减小而减小。直喷六孔喷油器汽油和烷烃闪急沸腾喷雾的模拟研究发现,随着喷雾闪急沸腾剧烈程度增加,蒸汽浓度增加,并导致相同区域内气相温度下降;但在冷态和闪急沸腾状态喷雾呈现出相反的温度分布规律。闪急沸腾喷雾中低压区的形成对喷雾形态的改变有直接影响,过渡闪急沸腾状态下会发生喷雾油束之间的靠近重叠,这是由于相邻油束之间形成了低压区,导致气流运动发生;剧烈闪急沸腾状态下发生的喷雾“塌缩”现象,则与喷雾体内部低压区形成导致的气流运动有关。相同环境压力和过热度条件下正戊烷、正己烷和正庚烷闪急沸腾喷雾表现出十分相近的宏观特性和微观特性,这表明在给定的环境压力下,闪急沸腾喷雾的直接控制因素是过热度,而与燃油种类无关。