液体燃料火箭、燃气轮机、柴油机等设备的实际喷雾燃烧过程中,燃烧室内的状态参数一般远高于实际燃油组分的临界参数,使得燃油液滴的蒸发过程在超临界的环境条件下完成。在超临界环境条件下,液滴表面气-液相交界的结构能够发生根本性的改变,液滴可由典型的气-液两相蒸发转变为“稠流体”的单相扩散混合。现有液滴蒸发模型基于常压以及气-液相平衡,必然会给液滴的实际蒸发及喷雾燃烧过程的计算带来较大的误差。本文采用分子动力学模拟的研究方法,对液滴的超临界蒸发特性进行研究,重点分析超临界条件下气-液相交界和液滴蒸发属性的动态转变机制,从而为构建燃油液滴的跨临界统一蒸发模型奠定理论基础,具体研究内容由以下两部分构成:首先,本文针对正十二烷液滴在氮气环境内的蒸发过程进行分子动力学模拟,重点研究液滴在不同环境条件下蒸发特性的微观差异。结果表明,在超临界温度和压力条件下,液滴的温度持续上升,能够超过燃油组分的临界温度。此时,液滴与周围气相区的密度差异近乎消失,气-液相交界变得难以辨别,明显不同于亚临界条件下典型的气-液两相蒸发特征。针对环境温度和压力对液滴蒸发特性的影响规律,本文重点进行了分析,结果表明蒸发速率随环境温度的升高而增大。在较低的压力范围内,升高环境压力能够提升液滴蒸发速率,但当压力达到一个特定值后,随着环境压力的升高蒸发速率反而会降低,同时液滴转变为超临界蒸发状态所需的最小压力随环境温度的升高而降低。其次,本文模拟了由正庚烷和正十二烷组成的双组分液滴在不同组分气体环境内的蒸发过程,重点分析燃油和环境气体的多组分特性对液滴超临界蒸发特性的影响,结果表明液滴和环境气体组分的变化不会显著改变蒸发过程中温度和密度的分布规律以及液滴完全蒸发时间随环境温度和压力的变化规律。然而,双组分烷烃液滴蒸发过程的模拟结果表明,在亚临界条件下燃油的轻质组分优先蒸发,而在超临界条件下,两个燃油组分共同主导液滴的完整蒸发过程。此外,由于不同组分热力学和质量传输特性的差异,液滴和环境气体组分的改变对液滴完全蒸发时间也有不同程度的影响。