直喷式发动机中的喷雾碰壁现象可分为液相碰壁和气相碰壁。众所周知,液相碰壁会导致燃烧恶化,未燃碳氢和碳烟生成量增多,在发动机设计中均会尽量避免燃油液相碰壁的发生,而气相碰壁现象则无法避免,且对于喷雾、燃烧及碳烟生成过程的影响规律较为复杂,尚未形成一致定论,尚没有形成可靠的喷雾碰壁燃烧概念模型。对此,本文基于定容燃烧弹试验平台,设计加工了多功能喷雾碰壁装置,采用多种先进光学测试技术,对不同燃油喷射压力、环境工况和碰壁条件下的喷雾碰壁发展过程以及火焰中碳烟生成特性开展研究,并与自由喷雾燃烧过程进行对比分析。主要研究内容和创新性研究结论如下:（1）在高温高压定容燃烧弹试验台上,创新设计了多功能、多参数可调可控的喷雾碰壁装置,实现了高温高压环境中燃烧条件下气相喷雾碰壁燃烧及碳烟特性的研究。基于纹影法探索获得了该高温高压环境燃烧条件下自由喷雾与碰壁喷雾的气相喷雾形态发展、气相喷雾贯穿距、碰壁后喷雾反弹高度以及着火延迟期等参数的定量测量,基于OH*化学荧光法和扩散背景光消光法联合光学测试技术同步获得了火焰浮起长度、喷雾液相长度以及碳烟质量的定量测量。（2）在相同工况条件下,开展自由喷雾与碰壁喷雾的对比研究得出:在碰壁前,两者的气相喷雾贯穿距基本一致,而喷雾碰壁条件下,由于壁面附近较大的温度梯度,导致其着火延迟期和火焰浮起长度均大于自由喷雾,尤其是着火位置位于壁面上时,传热损失更大,着火延迟期推迟更多,相应的火焰浮起长度也更长。（3）开展燃油喷射压力、环境工况和壁面条件对自由喷雾与碰壁喷雾的气相喷雾发展过程及燃烧特性影响的研究。研究得出,碰壁喷雾与自由喷雾条件下的着火延迟期和火焰浮起长度随不同环境工况的变化趋势基本一致,均随环境温度、环境密度和环境氧浓度的增加而减小,而随着喷油压力的增大,着火延迟期减小,但火焰浮起长度增加。碰壁距离对着火延迟期的影响较复杂,当环境温度较低时,碰壁距离较短时着火更早,而当环境温度较高时,碰壁距离较长的着火更早。随着壁面温度的升高,着火延迟期均有所缩短,且循环波动也更小。碰壁后喷雾反弹高度随环境温度和喷油压力的升高而增加,而环境密度、氧浓度、碰壁距离、壁面温度对喷雾反弹高度影响不大。（4）开展燃油喷射压力、环境工况和壁面条件对自由喷雾与碰壁喷雾的燃烧碳烟特性影响的研究得出:由于喷雾碰壁条件下更长的火焰浮起长度以及火焰与壁面之间的传热作用导致喷雾碰壁条件下的碳烟质量均小于自由喷雾;喷雾碰壁条件下的碳烟浓度随环境温度的增加、喷油压力的降低和环境密度的增加而增加,而随环境氧浓度的变化则与碰壁距离有关,当碰壁距离较大时,氧浓度影响较小,而当碰壁距离较小时,较高的氧浓度导致碳烟氧化速率更高,碳烟质量明显降低;随着碰壁距离的减小,燃气混合不均匀,碳烟质量有所增加;随着壁面温度的升高,火焰浮起长度缩短,碳烟质量增加。