本文建立了一种新的多组分解耦合物理-化学（DPCS）表征模型，并将其应用于多组分生物柴油的喷雾和燃烧的模拟研究。本文主要以豆基脂肪酸甲酯（SME）为研究对象，实际生产中SME由五种脂肪酸甲酯组成，它们分别是棕榈酸甲酯，硬脂酸甲酯，油酸甲酯，亚油酸甲酯，亚麻酸甲酯。在DPCS模型中，物理模型由以上五种脂肪酸甲酯的真实物理性质构成，化学模型由一个包含癸酸甲酯（MD），五癸烯甲酯（MD5D）和正癸烷（C10H22）三种物质的简化机理构成。与此同时，本文还采用了一个改进的准维多组分蒸发模型以提高对燃油蒸发过程的预测的准确性。为了体现DPCS模型的优势和必要性，本文将DPCS模型和传统的单组分模型进行了对比。相关的数值模拟研究主要包含了定容弹中的喷雾模拟和在一台基于预混充量压燃（PCCI）的单缸发动机的燃烧和排放模拟，相应的模拟结果均与实验结果进行了对比。与传统的单组分模型相比，DPCS模型的模拟结果与实验结果拟合的更好。通过DPCS模型，可以更好的了解到生物柴油各个组分的蒸发、着火和燃烧过程。同时，本研究发现生物柴油燃油蒸发速率和缸内燃油活性分层对PCCI燃烧的滞燃期和放热率具有显著的影响。考虑了生物柴油多组分特性的DPCS模型，可以很好的再现生物柴油的燃烧和排放特性，简化了的物理和化学表征模型可以将数值模拟的计算时间控制在一个合理的范围。　　通过对生物柴油和丁醇混合燃料进行燃烧实验和数值模拟，本文探究了预混压缩燃烧（PCCI）和直喷燃烧（DI）燃烧模式下生物柴油和丁醇的燃烧特性。同时通过数值模拟，探究了低沸点低临界温度的丁醇在发动机内的燃烧和排放情况。研究发现丁醇作为一种低活性燃料，在发动机中与生物柴油混合使用时会显著的推迟生物柴油的着火点，同时降低了燃烧温度。此外，通过改变PCCI燃烧模式下的废气再循环（EGR）率，本文探究了不同的EGR率对生物柴油和丁醇在发动机中燃烧和排放的影响。利用本文所提出的DPCS表征模型，将其耦合两种不同的蒸发模型，一种考虑燃料的临界和沸腾气化现象，另一种不考虑燃料的临界和沸腾气化现象。研究发现，在DI燃烧模式下，生物柴油和丁醇的混合燃料中的丁醇发生了临界蒸发的现象。发生了临界蒸发现象的丁醇蒸发速率高于正常蒸发，提高了缸内燃油的浓度和活性，本文使用的耦合了临界和沸腾气化现象模型的DPCS模型能够很好的重现这些现象。耦合了临界和沸腾气化现象模型的DPCS模型预测的各项排放都与实验值拟合的更好。