近年来,纳米流体燃料作为一种新型的高含能燃料逐渐受到关注,其具有优良的传热、传质和光学特性、高的燃烧热值、以及良好的储运性能,因此在内燃机、液体火箭发动机和航空发动机等动力装置中具有巨大的应用潜力。但在这些动力装置中纳米流体燃料的基本燃烧模式均为液滴燃烧,因此纳米流体燃料液滴的形成和脱落是其燃烧特性研究的重要前提之一。相对于基液燃料,纳米流体燃料物性参数发生了较大的改变,其中粘性、密度、表面张力的改变显著影响形成液滴的尺寸、形状和液滴脱落时间、颈部尺寸、表面波参数及“卫星”液滴尺寸和数量等。本文以纳米铝-乙醇、纳米铝-柴油纳米流体燃料为研究对象,针对纳米流体燃料液滴形成和脱落中的基本问题进行研究。搭建基于压力推动毛细管末端液滴形成与脱落特性研究的实验装置系统,通过微泵精确控制纳米流体燃料的流量,采用合适的光源对液滴进行照明,采用高速摄像仪拍摄液滴形成和脱落的过程,通过数字图像采集、分析与处理,提取特征参数并进行统计分析。在自然对流作用下,液滴形成和脱落的典型过程包括球冠、半球和保龄球状的增长,颈部液桥形成、拉伸和多次断裂,以及底部主液滴下落、中部“卫星”液滴形成和上端流体收缩等。液滴形成和脱落状态主要受流速的控制,随着流速的增加,纳米流体燃料液滴形成与脱落分为滴状、过渡态、射流三个阶段;当流速较低时,存在回润现象;低于第一临界速度时,流体呈周期性的滴状;高于第二临界速度时,流体呈射流状;介于两者之间时,为准周期或非周期性的过渡态;在过渡态,圆柱液体呈正对称表面波形式,其最大幅值随时间呈指数增长,当流速稍微提高,形成的液滴由单颗逐渐增加到多颗,并且相邻两颗连续液滴,由于表面张力作用,小液滴被大液滴吸收、融合。主液滴和“卫星”液滴的形成和脱落主要取决于圆柱流体表面波增长率,而当流体参数和环境条件改变时,表面波增长率发生显著变化。主液滴直径在周期性滴状过程中基本保持不变,过渡态时迅速减小,射流时进一步降低。在缩颈和脱落过程中,最小颈部直径呈指数衰减,而液滴高度呈线性增加。纳米流体燃料粒子载荷率,对最小颈部直径和滴液高度的影响较小,而毛细管管径的增大,最小颈部直径和滴液高度增加,缩颈到主液滴脱落的时间加长。在纳米铝-乙醇纳米流体燃料中,粒子载荷率小于1.0 wt.%时,液滴表面张力呈现不规则变化;相同状况下,由于柴油的粘度大于乙醇粘度,纳米铝-乙醇纳米流体燃料液滴形成与脱落时间比纳米铝-柴油纳米流体燃料短。