近年来,随着工业消耗和生活消费的扩张,能源环境危机日益严峻。为此,世界各国不断推出更加严格的排放法规,清洁高效的车用替代燃料逐渐成为发动机行业所关注的焦点,而天然气资源就是目前最具潜力的替代能源之一。研究结果表明,传统的天然气发动机,由于采用进气道低压喷射进气方式,具有动力性能不足,节气门损失等缺陷;而采用天然气缸内高压直喷技术,则可以有效避免传统技术的不足。其动力性能更是能与柴油机相媲美,经济性能和排放性能也得到大幅度提升。对于应用该技术的双燃料发动机而言,两种燃料与空气在缸内的喷射及其相互作用过程对发动机内部燃料燃烧做功具有重要的影响作用。本文设计了一套组合式双燃料喷射器,实现天然气和柴油两种燃料的射流喷射及其相互作用,并以此为基础设计并搭建了可视化的实验系统,即高速纹影系统。采用高速纹影法在定容弹中开展了双燃料射流过程实验研究。具体研究了环境压力、天然气喷射压力、引燃柴油对双燃料射流喷射及其相互作用的影响。基于matlab软件实现对实验拍摄的大量图像进行处理,首次精确提取出了双燃料射流结构的相关特征参数,包括喷雾射流贯穿距、射流锥角和射流面积。研究结果表明,提高环境压力和天然气喷射压力,能够增大天然气和柴油射流相互作用时间和范围,进而促进双燃料的相互作用程度。随着环境压力的提高,两种燃料的射流贯穿距均逐渐变小,射流锥角逐渐增大,且射流面积逐渐减小;天然气喷射压力越高,贯穿距、射流锥角和射流面积也越大。通过对比双燃料中的气体射流和单燃料射流特征参数,发现柴油射流对天然气射流的作用主要表现为两个方面:一是动量传递作用,促进其向前发展;二是侧面卷吸作用,促进其沿径向扩散。引燃柴油温度对双燃料射流的影响也十分显著,主要表现在燃油温度对柴油射流过程中的蒸发影响,进而决定了柴油射流的贯穿距和锥角大小,间接地影响到双燃料射流的发展,随着燃油温度升高,双燃料射流中的气体射流贯穿距不断增大,射流锥角逐渐减小。本文开展的工作主要针对双燃料射流喷射及其相互作用的基础研究,这对进一步开展缸内直喷柴油/天然气发动机的设计研发具有重要的参考意义。