甲醇作为一种来源广泛的可再生燃料越来越得到人们的青睐,但甲醇燃料的理化性质明显异于汽油燃料,在缸内较难形成理想的可燃混合气。本文对过热甲醇喷雾特性开展研究,探索其对甲醇雾化和蒸发过程的强化效果。应用高速摄影技术在定容弹实验台架上对甲醇喷雾特性进行了研究。结果表明背景压力的提高对喷雾发展的抑制作用增加。随着燃料温度的提高,喷雾锥角和雾束体积增加,喷雾蒸发和扩散速率提高。当背景压力为大气压力,燃料温度低于353K时,甲醇喷雾的整体形貌始终保持细而长的状态,当燃料温度提高至353K以上时,闪急沸腾现象显著,喷雾锥角与雾束体积大幅增加。应用VOF方法耦合均质弛豫模型对甲醇喷雾过程进行了数值模拟。结果表明提高燃料温度和降低背景压力使喷孔内的空化程度提高,喷孔出口湍动能提高。燃料温度升高则喷雾锥角增加,流场中甲醇气相体积分数显著提高。背景压力降低则甲醇喷雾锥角提高,气相和液相区域沿径向拓宽。对于多孔喷嘴而言,提高过热度使雾束体积增大,空气无法及时补充到相邻雾束的空隙之间,在雾束下游产生低压区域,多个雾束之间的夹角减小。利用过热度来描述过热甲醇喷雾特性具有较好的一致性,但甲醇喷雾的蒸发速度与燃料温度相关性更强,过热甲醇喷雾的宏观形貌与背景压力的相关性更强。论文对甲醇直喷发动机冷启动工况下的缸内过程进行了数值模拟。结果显示提高燃料温度可以使喷雾的蒸发和扩散过程得到强化,化学当量比附近的混合气体积比例显著提高,有利于提高点火燃烧稳定性。深入分析后发现,燃料温度决定了喷雾结束后缸内甲醇气相的初始比例,进气温度影响甲醇燃料在缸内后续蒸发过程。提高燃料温度可以拓宽甲醇发动机冷启动温度范围。