内燃机缸内燃油喷雾雾化的好坏直接影响混合气的燃烧过程，进而影响内燃机的动力性、经济性和排放特性。闪急沸腾是提升喷雾雾化、促进均质混合气形成的有效方法，深入认识燃油喷雾液滴闪急沸腾的破碎特性及机理是实现闪急沸腾喷雾在内燃机上应用的基础。本研究围绕闪急沸腾破碎展开，针对闪急沸腾喷雾粒子数密度大、直径小的特点，提出了一种喷雾粒径测量方法，并基于此方法研究了闪急沸腾对喷雾雾化的影响；为了揭示闪急沸腾的破碎机理，以含水乳化油和乙醇柴油为对象，研究了单油滴的闪急沸腾破碎。
　　闪急沸腾喷雾液滴直径测量方面，针对闪急沸腾喷雾粒子数密度大、直径小的特点，在传统激光干涉粒径测量方法的基础上提出了双激光干涉粒径测量法，基于该方法测量了闪急沸腾喷雾液滴的直径。通过标准粒子对该方法的测量精度进行了标定，结果表明，该方法的测量误差小于4%。基于提出的双激光干涉粒径测量法，研究了闪急沸腾对喷雾雾化的影响。研究发现，闪急沸腾能有效降低喷雾的索特平均直径，提高雾化质量：当喷雾发生闪急沸腾时，喷雾中大液滴所占的比例迅速下降，液滴直径分布变窄，喷雾粒径分布更加均匀。此外，喷雾粒径的空间分布受燃油过热度影响显著，而受燃油类型影响较小。
　　为了深入认识闪急沸腾的破碎特性及机理，以含水乳化油为研究对象，采用油滴悬挂法，系统研究了单油滴的闪急沸腾破碎。研究发现，油滴受热过程中会发生两种不同模式的破碎：一种是飞溅破碎，即油滴破碎过程中部分液体飞溅离开油滴；另一种是微爆，即油滴加热过程中突然爆炸。根据微爆的破碎强度，微爆又可进一步细分为粉碎性微爆和局部微爆。粉碎性微爆强于局部微爆，局部微爆强于飞溅破碎。当乳化油中的含水量在20vol%~30vol%，表面活性剂含量低于3vol%，加热温度在623K~773K时，油滴破碎最为剧烈。在这个范围内，油滴破碎前油中分散的水珠能聚合成一个完整的水珠，之后在较高的温度下迅速汽化引发粉碎性微爆。当超出这个范围时，油滴破碎强度将显著降低。
　　为了揭示乳化油滴的微爆机理，本文进一步研究了油/水界面张力对乳化油相分离及过热极限的影响。研究发现，乳化油中表面活性剂在加热过程中会失去活性导致油/水界面张力升高，该过程不仅促进了乳化油的相分离，还提高了乳化油的过热极限。表面活性剂失活使油/水界面张力升高是油滴发生粉碎性微爆的必要条件，而表面活性剂的失活温度与乳化油中表面活性剂含量密切相关，因此可以通过控制乳化油中表面活性剂含量来控制微爆。
　　根据含水乳化油滴在加热过程中的行为，本研究提出了一个乳化油滴加热蒸发模型，该模型同时考虑了油滴内分散水珠的扩散蒸发及表面活性剂失活后的聚合过程。实验验证表明，该模型能够较好地预测乳化油滴的加热蒸发过程。基于
　　提出的模型，对油滴破碎前的含水量及温度分布进行了分析。结果表明，表面活性剂在较低的加热温度下对油滴破碎前的含水量影响较为显著；分散水珠直径在较小直径下对油滴破碎前的含水量影响较为显著；加热温度影响油滴内的温度分布温度，进而影响油滴的破碎模式。
　　考虑到乙醇柴油相比于含水乳化油其稳定性更好，进一步研究了乙醇-丙醇-柴油互溶型燃油和乙醇-生物柴油-柴油微乳化油的闪急沸腾破碎。研究发现，燃油结构和燃油中易挥发组分含量对油滴的破碎模式和强度均有重要影响。对于乙醇-丙醇-柴油互溶型燃油，随着乙醇-丙醇含量的增加，油滴的破碎模式逐渐由飞溅破碎过渡到微爆；而对于乙醇-生物柴油-柴油微乳化油，随着乙醇-生物柴油含量的增加，油滴的破碎模式逐渐由微爆过渡到飞溅破碎。这两种不同类型燃油的微爆机理不同：互溶型燃油的微爆是由剧烈的气泡核化、生长、破碎造成的；而微乳化燃油的微爆是由相分离后形成的乙醇液滴快速汽化蒸发造成的，其破碎机理与含水乳化油的微爆相似。