内燃机中喷雾碰壁形成附壁油膜的现象非常普遍,是影响内燃机性能和污染物排放的重要原因之一。针对目前油膜蒸发模型研究中假设多、精度低,以及高温条件下多组分油膜蒸发实验研究匮乏的问题,本文以典型燃油正癸烷（C10H22）和正十二烷（C12H26）为研究工质,从传热传质分析入手,建立了新的油膜蒸发模型和组分扩散模型。该模型基于油膜厚度远小于油膜铺展长度的特点,将油膜模型简化为一维问题。应用该解析模型对油膜蒸发机理进行系统研究,详细分析影响油膜蒸发的因素及作用规律。同时,采用阴影法和折射率匹配法（Refractive Index Matching,RIM）,分别针对较厚和较薄油膜的蒸发过程进行实验研究,为本文模型提供实验验证数据的同时,进一步探究油膜蒸发特性,探索促进油膜蒸发的有效途径。（1）基于一维非稳态导热微分方程,建立用于预测附壁油膜厚度变化和温度分布的解析模型。首先,通过传质与传热的类比推导出预测油膜蒸发速率的子模型;在此基础上分别针对定壁温边界条件和给定热流密度边界条件,建立了一维非稳态附壁油膜加热蒸发解析模型。然后,运用解析模型分别探讨了壁面温度、初始油膜厚度、初始油膜温度、环境温度、环境压力以及对流换热系数等因素对油膜加热蒸发的影响。结果表明,在定壁温边界条件下,油膜的加热蒸发过程大致可以分为表面迅速加热和缓慢冷却两个阶段。在定热流边界条件下,油膜的加热蒸发过程大致可以分为三个阶段,即初始快速加热阶段、缓慢加热阶段和末期迅速加热阶段。总体而言,壁面温度是影响油膜寿命最为显著的因素之一,特别是在壁面温度较低时,提高壁面温度可以明显提高附壁油膜温度及蒸发率,进而缩短油膜寿命。（2）在一维非稳态附壁油膜加热蒸发解析模型的基础上,考虑到实际燃油中各组分浓度在时间和空间分布的不均匀性对油膜蒸发的影响,建立了一维非稳态多组分燃料附壁油膜组分扩散模型,并推导出其解析解的形式。然后,将该模型与定壁温边界条件下的油膜蒸发模型相耦合,对比了零维扩散模型和一维扩散模型对多组分油膜蒸发过程预测结果的差异。最后,着重分析了正癸烷和正十二烷燃油组分比例对油膜蒸发特性的影响。结果表明,零维扩散模型的预测结果将高估燃油蒸发率,低估油膜寿命,而一维扩散模型的预测结果更为准确。（3）为了向油膜加热蒸发模型和组分扩散模型提供可靠的实验验证数据,针对油膜较厚的情况,采用了可以较好捕捉油膜厚度变化规律的阴影法,对正癸烷和正十二烷燃油单、双组分油膜蒸发过程进行了实验研究。进一步探究油膜蒸发机理,分析壁面温度和组分比例等因素对油膜蒸发的影响。在该实验中油膜蒸发大致可以分为三个阶段,首先,油膜厚度逐渐降低而其底面积几乎不发生变化;其次,油膜厚度和底面积均向内部收缩;最后,油膜体积下降速度相对放缓。此外,实验还发现用于沉积油膜的圆盘边缘会对双组分油膜的蒸发规律产生影响,在壁面温度较高时,含有少量重组分的混合燃油会出现油膜寿命短于纯轻组分油膜寿命的反常情况。阴影法实验提供的对比验证数据表明,本文建立的油膜蒸发模型可以较好的预测油膜蒸发率和厚度变化趋势。（4）针对与内燃机环境更为接近的工况,采用RIM法对高压喷雾碰撞高温壁面形成较薄附壁油膜的铺展过程与蒸发特性进行了实验研究。RIM法实验结果可以为实际内燃机工况下的油膜蒸发过程提供定性的机理分析以及定量的实验数据。实验针对正癸烷和正十二烷两种燃油,分别在不同的壁面温度、喷射压力、喷油脉宽和燃油配比下对油膜铺展形态以及蒸发特性进行实验与分析。结果表明,提高壁面温度可以显著降低燃油附壁率并缩短油膜蒸发时长;在喷油压力逐渐增大的过程中,燃油附壁量会出现先增加后减小的情况;增加喷油脉宽将提高燃油附壁量,但该趋势随着脉宽的增大逐渐减缓;重组分正十二烷的比例越高,油膜蒸发所需的时间越长。