凝相铝/三氧化二铝液滴碰壁现象是采用含铝复合推进剂的火箭发动机内特有的一种多相流动现象，其碰壁过程及结果类型对发动机内绝热层的热防护性能、喷管的抗烧蚀性能、潜入式喷管背壁区的熔渣沉积现象以及发动机内两相流动特性都会产生一定影响。为了保障发动机绝热层和喷管设计的安全性和稳定性，提高发动机内流场仿真结果的精确性，揭示铝/三氧化二铝液滴碰壁机理并建立高密度高表面张力系数液滴碰壁模型显得十分必要。
　　本文主要以熔融铝液滴为研究对象，采用实验、数值分析和理论研究相结合的方法，对铝液滴撞击石墨壁面的过程开展研究。基于电磁感应加热法和脉冲气压驱动法，搭建可用于熔融铝液滴碰壁的实验装置，并采用阴影法建立用于拍摄微铝液滴碰壁过程的放大光路系统。利用Matlab的GUI模块开发设计液滴碰壁图像处理软件，并对铝液滴的碰壁过程进行数据提取及分析。通过VOF/PLIC方法及自适应网格技术的开源程序Gerris对铝液滴碰壁过程进行直接数值模拟，从压力场、速度场及能量转化的角度对铝液滴碰壁过程进行分析。根据实验结果和数值模拟，结合液滴碰壁物理机理，建立了适用于高密度高表面张力系数的铝液滴碰壁模型。通过本文研究，得到的主要结论如下：
　　(1)基于脉冲气压驱动法生成铝液滴的过程中，当驱动气量确定时，脉冲峰值基本不变，增加脉冲宽度，可以增大喷出液滴的体积，生成较大粒径的铝液滴；当驱动气工作时间一定时，脉冲宽度确定，随着驱动气供给压力的增加，液滴的喷射状态分别为无液滴、单个液滴和射流，且加大驱动气压力还能提高铝液滴喷射的初速度；生成单个高速度的小粒径液滴，需要在一定的脉冲压力波形内，尽量减小脉冲时域，并适当提高脉冲峰值；采用本文搭建的液滴生成装置，生成的铝液滴粒径最小可以达到230μm。
　　(2)铝液滴从石墨坩埚的喷孔喷出后，在初温相同的情况下，液滴的初始粒径越大，下落过程中温度降低越慢，而粒径越小下落时温度降低越快；在初始温度为1280K时，200μm的铝液滴在氩气环境中经过100ms的下落后温度下降了15.6%，但最终到达固体壁面时，液滴的温度为1080K仍高于铝的熔点933K；通过传热学理论计算获得实验生成的铝液滴在氩气中的Bi数远低于0.033，因而在下落过程中可以认为铝液滴内部的温度分布是均匀的；利用本文搭建的液滴碰壁系统生成的熔融铝液滴，可以满足铝液滴碰壁实验的需求。
　　(3)熔融铝液滴碰壁反弹过程中，随着法向入射速度的不断增加，法向反弹系数en不断减小，当入射速度v0从0.63m/s增加到2.51m/s时，en的变化范围在0.49~0.81之间，切向反弹系数et基本维持在0.74~0.92之间；随着入射角度增大，铝液滴的法向反弹系数不断增加，当入射角度θi从0°增大到50°时，铝液滴的法向反弹系数en从0.6增加到0.8，而切线反弹系数et基本维持在一定范围内；随着铝液滴入射粒径的增大，铝液滴的法向反弹系数逐渐减小，当液滴粒径D0从230μm增加到950μm时，铝液滴的法向反弹系数en从0.85降低到0.76，而切向反弹系数et基本没有太多损失，维持在0.85~0.96之间。
　　(4)本文液滴碰壁实验中，Oh数较大的铝液滴(微米量级)碰壁后主要表现为反弹形式，Oh数较小的铝液滴(毫米量级)碰壁主要为粘附形式。在液滴撞击壁面反弹结果中，随着液滴We数的增大，在碰壁过程中液滴的动能损失会增加，液滴的粘性耗散能也会变大，从而造成液滴法向反弹系数不断减小，但最终都会趋近于一个定值。液滴反弹后的动能损失ΔEk和动能法向分量损失ΔEkn分别与We数和其法向Weni数的D2满足线性关系，且随着We和Weni数的增加，液滴的ΔEk和ΔEkn不断增大。
　　(5)当铝液滴的粒径较小时，We数较低的液滴撞击壁面时，在液滴与壁面间会存在一层很薄的气膜，在撞击过程中液滴底部只有中间部分区域会突破气膜与壁面发生直接接触，而底部其余部分与壁面间被气膜阻隔，从而减小了液滴与壁面的实际接触面积，促使液滴回缩并离开壁面发生反弹；而大粒径的液滴，在撞击壁面过程中，由于惯性较大、铺展范围较宽，液滴对壁面间气膜的压力较大，液滴底部的气体会被挤压出去，而未来得及排出的气体会被包裹在液滴底部，并逐渐向液滴底部中间移动，最终聚合成单个小气泡，使得液滴与壁面间的接触面积增大，粘性耗散能增多，因而大粒径液滴碰壁后容易粘附在壁面上。
　　(6)在液滴碰壁过程中，液滴的表面张力系数越高，其与壁面之间的接触角越大；与低表面张力系数液滴相比，高表面张力系数液滴撞击壁面时，与壁面的接触面积较小，其铺展变形造成的能量损失较低，液滴回缩后获得的动能较大，更容易发生反弹；本文建立了高表面张力系数的铝液滴碰壁模型，获得了铝液滴碰壁后反弹和粘附的临界K值为0.85√4(1-cosθc)√Re,并建立了铝液滴碰壁で反弹系数ゆ液滴入射速度、角度和初始粒径之间的关系式。