随着能源危机和环境污染两大问题的日益凸显,使得新型可再生替代燃料逐渐受到人们的关注。其中生物柴油由于其十六烷值和闪点高,易于运输和储藏,含硫量低,并且可以降低部分污染物排放的特点,逐渐成为替代燃料领域研究的热点。但生物柴油的黏度和密度较高,导致其雾化质量较差,燃油的雾化过程直接影响到后续的燃烧和排放过程,所以改善生物柴油的雾化质量变得尤为重要。本文通过在生物柴油中添加不同比例的正丁醇来改善生物柴油的理化性质,将配置好的N10(正丁醇体积分数为10%)和N20(正丁醇体积分数为20%)静置后观察生物柴油与正丁醇互溶后的稳定性,并通过试验和经验公式对混合燃油的理化特性进行了测试分析,结果表明生物柴油与正丁醇可以完全互溶,且正丁醇的添加可以降低生物柴油的密度、黏度、十六烷值和低热值,汽化潜热和氧含量有所增加。本文通过Matlab软件对拍摄得到的喷雾图片进行处理,主要过程为去背景、图像增强和边缘提取三部分,其中在图像增强阶段,通过对比不同的图像增强方法发现自编的对比度线性展宽的图像处理程序可以更好的适用于本文的图像处理。通过定容弹和高速摄影装置采用阴影法对正丁醇/生物柴油混合燃油的宏观喷雾特性(喷雾贯穿距,喷雾贯穿速度,喷雾锥角,喷雾体积,喷雾气体卷吸量)进行了测试分析,并探究了不同喷射压力(30、45、60、75 MPa)、喷孔直径(0.20、0.25、0.30 mm)和背压(1、2、3 MPa)下的宏观喷雾特性。结果表明:混合燃油的喷雾贯穿距和喷雾贯穿速度小于生物柴油,喷雾锥角、喷雾体积和气体卷吸量大于生物柴油,说明在生物柴油中添加正丁醇之后,喷雾形态逐渐向径向扩展,提高了雾化效果。随着喷射压力和喷孔直径的增加,正丁醇/生物柴油混合燃油的喷雾贯穿距、喷雾贯穿速度、喷雾锥角、喷雾体积和气体卷吸量都得到了提高,燃油与空气的混合更充分;随着背压的提高,喷雾贯穿距、喷雾贯穿速度和喷雾体积明显降低,喷雾锥角明显增加;背压为2 MPa和3 MPa下的气体卷吸量都高于1 MPa,且呈交替上升的趋势。通过多普勒粒子分析(phase doppler particle analyzer,PDPA)测量系统结合定容装置对正丁醇/生物柴油混合燃油的微观喷雾特性包括索特平均直径(sauter mean diameter,SMD),特征直径和累计体积比等进行了测试分析,并探究了不同喷射压力(30、45、60、75 MPa)、喷孔直径(0.20、0.25、0.30 mm)和背压(1、2、3 MPa)下的微观喷雾特性,结果表明:三种燃油的SMD大小依次为N20<N10<B100,特征直径也呈现相同趋势。在累计体积分布图中,N20的曲线斜率最大,N10次之,B100的曲线斜率最小,说明添加正丁醇之后,小粒径的雾化油滴数量有所增加,雾化效果得到改善。并且随着正丁醇比例的增加,这种现象更加明显。随着喷射压力的增加,生物柴油正丁醇混合燃料的SMD与特征直径逐渐降低,混合燃油的累计体积分布曲线开始向粒径较小的方向移动,喷射压力越高累计体积分布曲线斜率越大。随着喷孔直径和背压的增加,生物柴油正丁醇混合燃料的SMD和特征直径明显增加,混合燃油的累计体积分布曲线逐渐往粒径较大的方向移动,且曲线的斜率越来越小,说明喷孔直径和背压较大时雾化效果较差。在微观喷雾特性的基础上,本文通过灰色关联分析方法对影响SMD的四个影响因素(正丁醇掺混比、喷射压力、喷孔直径、背压)进行了评价,并确定了影响SMD大小的优先级如下:背压>喷孔直径>喷射压力>正丁醇掺混比。