为满足高能效、低污染发动机的开发需求,发动机新型燃烧模式普遍采用高燃油喷射压力、高增压和高压缩比等技术,这致使燃油喷射混合时缸内压力和温度超过燃油临界点。大量实验结果表明超临界条件下燃油的喷射混合模式与亚临界条件下燃油射流的破碎蒸发模式存在很大的不同,对超临界喷射混合的机理和特性有待进一步地探索和研究。本文采用理论分析和数值模拟方法开展了正庚烷超临界喷射混合特性研究,分析超临界喷射射流特性以及关键影响因素与射流发展的内在联系。论文研究工作对深化燃油喷射雾化理论研究和拓展燃油喷雾混合模型具有重要的意义,同时为新型高效清洁发动机的设计和开发提供理论基础。（1）开展了超临界压力下正庚烷以及正庚烷-氮气混合物的热力学性质计算分析;构建了相稳定性判定与相分离计算相结合的高压气液平衡计算方法,开展了超临界压力下正庚烷与氮气等压绝热混合后的气液两相平衡特性分析;基于界面非线性密度梯度理论,构建了气液两相界面特性计算模型,分析了不同温度和压力条件下油气混合物达到气液平衡状态时气液相界面厚度与界面张力特性。研究结果表明:正庚烷喷射到高温高压氮气环境中,油气混合达到气液平衡状态时气液界面厚度随着温度成指数形增长,而随着压力成线性增长;界面张力随着温度成指数形减小,而随着压力成线性减小。（2）建立了基于气液平衡的燃油超临界喷射模拟计算模型,提出适用于该模型的气液平衡二元混合物热力学状态判定方法及热力学参数计算方法。开展了超临界喷射计算模型的求解方法研究,运用泰勒展开式将密度与压力的热力学关系线性化,重构PISO求解算法中的压力泊松方程,并将热力学参数计算子模型与压力求解循环相耦合,构建了超临界喷射模型求解的PISO算法。基于TVD差分格式和KT差分格式构建自适应马赫数的差分格式。通过超临界环境下正庚烷喷射和超临界状态正庚烷喷射两种喷射模式的实验数据,验证了超临界喷射计算模型及求解方法。（3）开展了液态正庚烷喷射到超临界环境中射流特性的数值模拟研究。分析了射流中组分浓度分布特性以及射流气液混合区的热力学特性,研究了环境参数、喷射参数以及喷嘴结构参数对射流气相贯穿距、液相贯穿距、液核长度和扩散锥角等宏观特性的影响规律。研究结果表明:正庚烷射流气液混合区存在较大的定压比热和较低的声速,气液混合区和充分混合区内正庚烷组分浓度沿径向呈高斯分布特性,组分与温度之间近似满足等压绝热混合关系;提高环境压力,气相贯穿距离、液相贯穿距离和扩散锥角减小,液核长度基本不变;环境压力不变而提高环境温度,气相贯穿距离和扩散锥角增大,液相贯穿距离减小,液核长度基本不变;提高喷射压力,气相贯穿距离和液核长度增大而液相贯穿距离和扩散锥角减小;提高正庚烷喷射温度,液相贯穿距离减小,液核长度增大,气相贯穿距离和扩散锥角基本不变;提高喷孔K系数,气相贯穿距离、液相贯穿距离和液核长度增大而射流扩散锥角减小;增大喷孔直径,液相贯穿距离、气相贯穿距离、扩散锥角和液核长度均增大。（4）采用等熵膨胀分析和数值模拟方法研究了超临界状态正庚烷通过喷油器欠膨胀喷射的流动特性,分析了喷嘴出口压力、出口速度和出口温度等流动参数随喷射压力及温度的变化规律,揭示了定熵指数随温度和压力变化对喷嘴出口参数的影响。量化分析了喷射温度、喷射压力对马赫盘结构参数的影响,拟合获得了正庚烷欠膨胀喷射马赫盘距离计算公式,揭示了马赫盘直径与喷嘴出口压力的对应关系。图78幅,表3个,参考文献128篇。