纳米燃油是指由纳米粒子与基液燃油混合而成的固-液两相共存的纳米流体燃油。纳米粒子增强的表面作用能及粒子与燃油分子间的相互作用力改变了燃油的基础物化参数,已被证实在发动机燃烧领域能够发挥积极作用。为了更好的理解纳米粒子在燃油燃烧过程中相间传热传质的作用机理,本文选择具有较高导热率、高催化能力的CNT、MoO₃及CeO₂纳米粒子为燃油添加剂,采用两步法配制不同浓度的纳米燃油,探究纳米粒子浓度、粒径、种类等对纳米燃油氧化及液滴蒸发与着火过程的影响,全文主要工作如下:（1）纳米燃油制备及稳定性分析。以20 nm和50 nm的CNT、MoO₃以及CeO₂纳米粒子为燃油添加剂,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为助溶剂,通过两步法配制浓度分别为50 mg/L、100 mg/L、150 mg/L的纳米燃油。采用热场发射电子扫描显微镜观测纳米粒子形貌。图片显示,CNT呈现圆管状,MoO₃为六面晶体结构,而CeO₂则为球形,表明本文所选纳米粒子形貌差别较大,具有一定代表性。采用沉降法结合粒度分布分析本文所制纳米燃油分散稳定性。结果显示,纳米燃油样品中粒子团聚体的尺寸均在600 nm以下,表明本文所制纳米燃油团聚体粒径较小,符合后续试验对分散稳定性的要求。（2）纳米燃油氧化过程及热动力学特性研究。采用热重分析法研究柴油与纳米燃油在30⁶00℃温度区间内的非等温氧化特性,结合燃油TG-DTG曲线和热动力学参数计算分析燃油氧化过程特性,探究纳米粒子浓度、粒径和种类等对燃油氧化特性的影响。试验发现,纳米粒子增大了燃油的导热系数及样品与外界热源之间的传热面积,使传热传质效率提高,因此,纳米粒子促进了燃油氧化进程。与柴油氧化的失重曲线相比,纳米燃油的氧化曲线向低温区域偏移,且这种趋势随着粒子浓度增加或粒径减小而更加明显;相同质量浓度下,CNT纳米粒子促进燃油氧化效果最好,MoO₃和CeO₂次之。（3）基于悬滴法的纳米燃油液滴蒸发特性试验研究。搭建单液滴蒸发可视化试验装置,采用悬滴法研究柴油与纳米燃油液滴的蒸发特性。采用高速摄像机记录液滴蒸发过程时序图像,基于图像处理技术,通过Matlab编写程序以获取液滴直径数据,以液滴直径为目标参数分析纳米燃油液滴蒸发特性规律。以柴油机缸内燃烧温度600℃为界,探究纳米粒子在低温（400℃）蒸发和高温（700℃）蒸发环境温度下对燃油液滴蒸发特性的影响规律。试验发现,在400℃蒸发温度下,柴油与纳米燃油液滴蒸发经历定容蒸发和稳定蒸发阶段,液滴蒸发符合经典D²定律。由于纳米燃油增强的表面张力阻碍了表面液滴分子的汽化,导致纳米燃油液滴蒸发速率降低,即纳米粒子抑制燃油液滴蒸发过程。随着粒子浓度增加或粒径减小,抑制作用增强。相同质量浓度下,CNT纳米燃油液滴表面张力最大,蒸发速率最低。在700℃环境温度下蒸发时,液滴蒸发经历定容蒸发、波动蒸发、稳定蒸发三个阶段,蒸发过程中出现微爆炸现象,体积多次突变,直至蒸发结束,并且蒸发过程不再符合D²定律。这是因为在700℃下,纳米粒子在液滴内部形成高温异相成核位点,促进粒子周围燃油蒸发,导致纳米燃油液滴蒸发进程加快,即纳米粒子促进燃油液滴蒸发。随着粒子浓度增加或粒径减小,促进效果增强。不同纳米物质具有不同的体积密度、导热率等基础物性,因此对燃油液滴蒸发影响效果不同。CNT纳米粒子密度最小而导热率最大,对燃油液滴蒸发速率促进效果优于MoO₃和CeO₂纳米粒子。（4）纳米燃油单液滴高温着火特性试验研究。向单液滴蒸发可视化装置的加热室内通入高纯空气,将温度升温至800℃,研究纳米燃油液滴在高温环境中的自燃着火燃烧特性。试验发现,纳米粒子作为高温异相成核位点,促进其周围液相燃油的微爆炸与蒸发,从而提高液滴的蒸发速率,加速汽化燃油分子与空气混合而形成可燃混合气,因此,液滴的着火延迟时间减少。在液滴燃烧过程中,纳米粒子较大的比表面积增大了液滴的燃烧面积,同时粒子优异的辐射吸收能力提高了液滴与外界高温热源之间的传热传质效率。因此,纳米燃油液滴燃烧速率增加。随着粒子浓度增加或粒径减少,纳米燃油液滴的着火延迟时间减少而燃烧速率增加。CNT纳米燃油的着火延迟时间最短而燃烧速率最大,表明CNT纳米燃油液滴着火特性优于MoO₃和CeO₂纳米燃油。本文研究了纳米燃油的氧化过程特性,分析了不同蒸发环境温度下,纳米粒子对燃油液滴蒸发过程的影响及纳米燃油液滴的着火特性,为优化纳米燃油的雾化燃烧提供了重要的基础数据。