全球的能源紧缺和环境污染问题日趋严重,发展高效率、低能耗的发动机迫在眉睫。目前,结合计算流体力学和燃料化学动力学的数值模拟方法为先进发动机的设计提供了一种周期短、成本低和准确性高的途径。其中,燃料动力学机理是模拟计算的重要基础。然而,实际燃料包含数千种组分,如果直接对其进行计算,将远远超过当前计算机的运算能力。因此,需要针对实际燃料构建性质与其相近、包含组分较少的模型燃料,用于数值模拟。目前针对RP-3航空煤油和重油的模型燃料研究还很不足,本文采用计算与试验相结合的方法,为这两种实际燃料构建了全面可靠的模型燃料,并对模型燃料机理进行了试验和模拟研究。本文首先为RP-3航空煤油构建了模型燃料。第一步,采用一系列先进测量方法对RP-3进行了全面表征,包括采用全二维气相色谱-飞行时间质谱（GC×GC-TOFMS）和核磁共振光谱（NMR Spectroscopy）对煤油的组成进行了详细分析;第二步,通过匹配碳原子类型（CTs）、十六烷值、密度、蒸馏曲线和烟度阈值指数（TSI）,采用多性质非线性回归模型为RP-3煤油构建了一种五组分模型燃料K1和一种七组分模型燃料K2;第三步,通过计算和试验全面验证了K1和K2的设计性质和非设计性质,同时还在加热型快速压缩机和加热型激波管上验证了模型燃料的自着火特性。结果表明模型燃料K1和K2在组成、物理化学性质和自着火特性上均与实际燃料匹配良好,且K2各方面表现更具竞争力。接着,基于GC×GC-TOFMS和一系列标准测量方法对重油的分析结果,为重油构建了一种六组分重质模型燃料M1和一种四组分轻质模型燃料M2。其中,M1通过匹配蒸馏曲线、十六烷值和密度构建而得,M2通过匹配十六烷值、氢碳比和密度构建得到。为了匹配目标燃料的蒸馏特性,M1包含了一些具有极高沸点的大分子成分,然而这些组分的动力学模型目前尚不完善。因此,为了满足开发近期可用的动力学模型的需要,M2中选择了四种相对较轻且化学动力学发展相对成熟的化合物。最后,为了验证模型燃料的性质匹配性能,从计算和测量两个角度对设计性质进行了验证,结果表明M1和M2分别实现了各自的设计目标。为进一步研究重油模型燃料M2的自着火特性并为其发展化学动力学机理,本文采用加热型快速压缩机揭示了M2的自着火特性,并对现有机理的预测性能进行了改进。本文测量了四组分模型燃料M2在7/10/15/20bar压力、0.5/1/1.5当量比和675K-915K温度范围内的着火延迟,系统阐述了M2的两阶段着火特性、NTC现象以及压力、当量比和氧气浓度等因素对着火延迟的影响规律。基于机理敏感性分析和反应不确定度,对M2现有机理进行了局部调整。模拟结果表明,调整后的机理在广泛工况范围内更好地预测了模型燃料的自着火特性。最后对M2的化学动力学机理进行了敏感性分析,指出了在低温680K下和NTC温度780K下的对体系反应活性影响较大的一系列反应,分析结果对进一步改进机理有一定的指导作用。