喷雾广泛存在于自然领域,并在工业、农业、医疗、燃烧室等领域得到广泛的应用。液滴碰撞是喷雾过程中的基础现象,尤其是在喷雾稠密的区域频繁而剧烈地发生。本文以内燃机喷雾碰撞过程为研究背景,构建了适用于内燃机喷雾的新型碰撞模型、液滴碰撞模型的评价方法以及改进的液滴碰撞结果的划分准则。同时,对液滴碰撞十分频繁的两股射流对撞的情况进行了实验研究,并以此验证了上述新型碰撞模型的准确性。首先,本文以拉格朗日液滴—欧拉流体（LDEF）方法对发动机喷雾过程的模拟为研究对象,提出了一种改进的复合随机/轨迹（hybrid stochastic/trajectory,HST）液滴碰撞模型,对液滴的碰撞频率,碰撞域的划分,以及碰撞粒子对的筛选进行了优化。在HST模型中,随机方法基于时间计数器（time-counter,TC）直接模拟蒙特卡罗（DSMC）方法的理论框架。同时,为提高模型预测的可靠性,在喷雾粒子分布较为稀疏的情况下,HST模型还将轨迹法纳入模型。在计算液滴的碰撞频率时,新模型充分考虑了“每个粒子代表一定数量的真实小液滴”这一因素,这在以往模型中并未引起足够的重视。为减少计算结果对网格的依赖性,新模型采用了自适应碰撞域技术。并且,为提高对碰撞后液滴空间分布的预测精度,新模型对碰撞粒子对的筛选方法进行了更新。为评估液滴碰撞模型的性能,采用了不同工况条件下的喷雾撞击实验对模型进行了验证。在验证过程中,还对O’ Rourke模型、Nordin模型和NTC（no-time-counter,非时间计数器）模型在内的液滴碰撞模型的数值结果进行了对比。结果表明,HST模型能更好地再现喷雾过程中液滴的宏观形态、碰撞频率和索特平均直径（SMD）。同时,HST模型对计算网格尺寸、时间步长和粒子包的数量等方面具有良好的独立性。此外,在喷雾模拟中,基于离散液滴模型（DDM）所建立的液滴碰撞模型对碰撞发生率的预测始终存在着不确定性。因此,为评估液滴碰撞模型中碰撞发生率的准确性,本文对Beer-Lambert定律（简称Beer定律）进行了改进,并重点考虑了每个粒子包所代表的真实液滴的数量对粒子包碰撞发生率的影响。在此基础上,建立了液滴碰撞模型计算效率的理论评价方法,并对现有四种液滴碰撞模型的计算效率进行了定性分析。如此,则可在DDM框架下建立一套较为完善的关于液滴碰撞模型理论评价的方法。采用上述方法,对三种典型的液滴碰撞模型,包括O’ Rourke模型、Nordin模型和NTC模型以及本文所建立的HST模型进行了较为全面的验证。分别探究了粒子包的数量与尺寸、每个粒子包所代表的真实液滴数等因素对碰撞发生率的影响。结果表明,HST模型可表现出更佳的数值独立性与准确性;对于采用自适应碰撞域/网格技术的HST模型和NTC模型,生成碰撞域/网格的时间占总计算时间的主要部分。最后,本文对二元液滴碰撞结果的划分准则进行了改进与更新。在原KIVA-3V程序中仅包含液滴的聚合与拉伸分离两种碰撞结果,本文将液滴的碰撞结果扩展为反弹（Bounce,B）、快速聚合（Fast Coalescence,FC）、拉伸分离（Stretching Separation,SS）与反溅分离（Reflexive Separation,RS）。对于液滴的反弹碰撞,若考虑液滴的粘性以及表面张力作用,可认为引起变形的动能绝非仅为液滴产生相互作用部分的动能,还应包括受这种作用所牵连的部分乃至整个液滴的动能。据此可对二元液滴碰撞的反弹准则进行重新推导,并依据现有实验数据,对相关参数进行拟合。同时,本文对广泛应用的Jiang等人提出的划分拉伸分离（SS）与快速聚合（FC）的SS/FC模型进行了修正与改进。基于动量守恒,通过对液滴碰撞过程的重新推导,得到了沿滑移方向切向速度的正确数学表达式。并根据相关实验数据,将模型常数表示为奥内佐格数（Oh）数与液滴尺寸比的函数,消除了由模型常数带来的不确定性。反溅分离/快速聚合模型则通过对现有研究（Ashgriz-Poo模型）的分析整理,选取了 Gotaas等人的修正模型。而对于拉伸分离与反溅分离的重合区域,本文通过联立改进的拉伸分离/快速聚合方程与Gotaas反溅分离/快速聚合方程,对求解曲线交点坐标的公式进行化简,建立了一种新的对该区域碰撞结果进行判定的方法。采用现有实验数据及喷雾对撞实验对上述模型进行验证,结果表明改进的液滴碰撞结果划分准则可取得更加准确的预测效果。