燃油喷射及雾化对发动机性能具有重要影响。气泡雾化喷射具有能够在低压低耗气率下实现良好雾化、雾化效果对液体粘性不敏感以及雾化效果受喷孔参数影响较小等特点,因此在内燃机、汽轮机、焚烧炉、喷涂等领域具有良好的应用前景。论文以气泡雾化喷嘴为研究对象,开展了气泡雾化喷嘴混合室内气液两相混合形态、喷嘴喷孔区域气液流动行为、喷嘴内气液流型对喷雾形态影响、气相膨胀扰动对气泡雾化喷嘴射流破碎影响、气泡雾化喷射声波信号时频特性、气泡雾化喷射不稳定射流影响因素等研究;研究工作对于气泡雾化喷嘴射流雾化机理认识的深化和完善具有重要的意义,研究成果可以为气泡雾化喷射技术的研究提供重要的理论和实验依据。在参考国内外相关气泡雾化喷嘴结构及参数的基础上,进行了可视化气泡雾化喷嘴结构设计,确定了可视化气泡雾化喷嘴结构组成及各部分结构参数;设计的气泡雾化喷嘴具有较好的互换及调整功能,并可实现较好的可视化观测效果。搭建了气泡雾化喷射实验系统;给出了气泡雾化喷射实验研究时喷嘴内气液流动形态及参数、喷雾形态及参数以及气泡雾化喷射声波信号的采集及处理方法。利用气泡雾化喷射可视化实验系统,进行了喷嘴混合室内气液两相流型及其影响因素研究以及搅拌流和泡状流时气液形态特征研究。建立了气泡生成仿真模型和喷嘴内气液两相流动仿真模型;在此基础上,进行了充气孔处气泡生成、脱离及其影响因素研究以及混合室内含气率时空分布特性和喷嘴内气液流场结构特征研究。通过研究,明确了不同条件对气泡雾化喷嘴混合室内气液流型形成以及特定流型时气液形态特征的影响规律、混合室充气孔处气泡形态演变规律和气泡脱离机制以及混合室内不同流型时流动参数的时空分布特性。建立了气泡雾化喷嘴喷孔区域气液两相流动仿真模型,并在此基础上进行了不同流型时喷孔内气液形态发展和单气泡形态及时变特性研究、喷孔出口截面流动参数脉动特性研究;利用能量统计方法进行了单气泡通过喷孔时气泡膨胀势能释放研究。通过研究,明确了气泡雾化喷嘴内不同气液流型时喷孔内气液形态特征以及气泡通过喷孔时膨胀、拉伸及破裂过程的形态演变机理以及喷嘴内不同气液流型时喷孔出口截面流动参数的脉动特性。通过气泡雾化喷射可视化实验,进行了喷嘴内不同气液流型时喷雾形态的研究;通过仿真方法,进行了喷嘴内不同气液流型时喷雾场中液滴分布特性的研究。通过研究,提出了基于喷嘴内部气液流型的气泡雾化喷嘴射流喷雾仿真方法;明确了气泡雾化喷嘴内不同气液流型时喷雾形态的变化规律及其脉动特性以及喷雾场中液滴的分布特性。通过气泡雾化喷射可视化实验,进行了基于气相膨胀扰动作用的射流形态的实验研究;建立了气相膨胀扰动作用下射流及含气液丝破碎仿真模型,进行了气相膨胀扰动作用下射流破碎形态及含气液丝二次破碎的仿真研究。通过研究,明确了气相膨胀扰动作用下气泡雾化喷嘴射流的破碎规律以及射流及含气液丝二次破碎的形态演变特征。提出了气泡雾化喷嘴射流喷雾的声波信号时频分析研究方法;利用AOK时频谱和HHT边际谱方法,进行了气泡雾化喷射喷嘴内典型流型时声波信号特征、声波信号振幅波动特性、声波能量影响因素以及不稳定射流影响因素的研究。通过研究,提出了基于声波信号HHT边际谱能量的气泡雾化喷嘴射流不稳定程度的定量表征方法,明确了喷嘴内部气液流动形态与气泡雾化喷射声波信号时频谱间的关系以及气泡雾化喷嘴射流不稳定程度的影响因素及影响规律。