斯特林发动机是一种具有高效低排优点的热气机,燃油的喷射和雾化效果对燃烧效率和排放特性有着重要影响。其中,压力旋流喷嘴在常压下能形成较好的喷雾,但背压的升高与流量的降低对雾化质量产生强烈影响。因此,对高背压小流量工况下压力旋流喷嘴的雾化特性进行试验研究,对改善旋流喷嘴在相应工况下的雾化质量有着重要意义。本文搭建了超高压冷态燃油喷雾试验台,借助高速摄影技术,对压力旋流喷嘴的宏观雾化特性进行了试验研究。本文主要内容与结论总结如下:（1）首先从喷雾的宏观形态着手,系统地研究了燃烧室背压、喷头流量及喷嘴设计参数这三个参数对雾锥宏观形态的影响。结果表明:1.喷雾雾锥形态主要受到燃烧室背压的影响,背压升高使雾锥迅速收窄,雾锥从空心向实心转变,喷雾形态从锥形向郁金香形转变;2.喷头流量在低背压工况下对喷雾形态影响不大,中高背压工况下喷头流量的上升会导致雾束整体变窄,液滴分布在中轴线附近,空间均匀性下降;3.设计流量或设计锥角更大的喷嘴形成的雾锥更宽,雾化效果更好、空间分布更均匀、形态更接近空心锥。（2）随后,选择了喷雾锥角作为描述喷雾质量的关键宏观参数,系统地研究了燃烧室背压、喷头流量及喷嘴设计参数这三个参数对喷雾锥角的影响。结果表明:1.喷雾锥角受燃烧室背压影响最明显,在燃烧室背压较小时,喷雾锥角随背压的升高而快速下降。当背压升高至一定程度后,锥角大小趋于稳定,受背压变化的影响较小;2.喷头流量对喷雾锥角的影响在不同背压下趋势不同:低背压下喷雾锥角几乎不受喷头流量影响,中高背压下喷雾锥角随流量的上升而下降。流量继续增大后,锥角大小趋于稳定,受喷头流量变化的影响较小;3.设计流量或设计锥角更大的喷嘴在高背压小流量下无法形成有效雾锥,但在喷射流量较大的情况下相对能保持更大的喷雾锥角。（3）最后,对临界雾化流量进行了定义,并研究了燃烧室背压、喷嘴设计参数及燃油温度对临界雾化流量的影响。结果表明:1.常压下,临界雾化流量与喷嘴设计流量的比值约为0.8,背压升高后临界雾化流量单调变化;背压升高至一定程度后,临界雾化流量趋于稳定,不再受背压变化的影响;2.临界雾化流量主要受喷嘴设计锥角的影响。设计锥角的变化能改变低背压工况下临界雾化流量随背压的变化趋势,且设计锥角越大的喷嘴,其临界雾化流量稳定值越低;3.燃油温度升高后,喷嘴的临界雾化流量下降,喷雾性能得到改善,且背压对临界雾化流量的影响减弱。本文系统试验研究了旋流喷嘴的喷雾特性,对改善高背压下的喷雾质量做了有益的工作,为工程实践提供了有效的参考,具有较高的实用价值。