现代航空发动机有结构长度短、总体重量轻的设计趋势,在燃烧室拥有更小空间的情况下,燃油随着喷嘴高速喷出并破碎雾化,不可避免地会有燃油液滴碰撞缸体壁面的现象。为了提高燃烧效率,有效控制污染物排放,预测附壁油膜状况,本文将对液滴撞击高温壁面现象进行研究。本文通过实验与数值模拟相结合的方法,研究液滴撞击加热壁面过程中的动力学及蒸发传热特性。首先以液滴撞击为研究对象,设计搭建液滴撞壁实验台,采用实验研究方法分析液滴在不同韦伯数和壁温下的蒸发现象。随着壁面温度的变化,液滴蒸发形式呈现表面蒸发、核态沸腾、过渡沸腾和膜态沸腾四种模式。观察到液滴铺展、收缩、回弹、飞溅、振荡、破碎和沸腾等现象。实验中测得蒸馏水的过渡沸腾模式的温度区间为140℃以上,莱登弗罗斯特温度为190℃。对不同工况下液滴的铺展现象进行数据分析。对于不同参数,液滴无量纲接触直径随无量纲时间的增加呈现近似幂函数的增长,随韦伯数的增大而增大,并在壁面温度为120℃时达到极大值。液滴最大铺展直径与韦伯数和液滴所处蒸发模式有关。在液滴饱和温度以下,观察到液滴表面阻尼振荡现象和蒸发过程中的接触角滞后现象。在莱登弗罗斯特温度以下,液滴蒸发时间随温度上升减少。膜态沸腾模式下液滴蒸发时间极长。对比蒸馏水撞击现象,对不同物性液滴进行碰撞实验。酒精液滴稳定后呈现为在壁面上一层非常薄的液膜状态。测得酒精的莱登弗罗斯特温度为140℃,且相比蒸馏水有更强的破碎特性。甘油水溶液液滴莱登弗罗斯特温度高于250℃,在碰撞高温壁面蒸发时会出现大量烟雾冒出的现象。液滴碰撞加热液膜后在液面形成凹陷,并产生环状扩散波形;韦伯数的升高会增加液面穿透深度、增强扩散波。数值模拟采用CLS-VOF多相流模型,其中湍流模型采用RNG k-epsilon模型。通过仿真实验相关工况,观察液滴流场、温度场和压力场的变化,并与实验分析结果相对比,发现在液滴撞击过程中出现内环环形液滴。通过数值模拟云图,观察到液滴边缘的蒸汽气流涡流现象,且三相接触点附近有强换热特性。碰撞后随着时间增加,液滴与壁面的热流密度值逐渐减小。