本文以喷嘴雾化和液滴破碎的相关理论为基础，使用高速摄像仪、激光测粒仪等实验仪器进行了如下研究：首先，使用高速摄像仪和图像处理软件对气流式喷嘴的初次雾化和二次雾化的破裂机理进行了实验研究；其次，实验发现并研究了二次雾化过程中的一种文献未曾提及的新破裂机理——双重袋状破裂机理；最后，针对德士古三通道喷嘴的不足，研发了集束喷嘴并对其综合性能进行了对比研究。具体内容如下： 1.初次雾化的机理研究分为液柱圆射流的初次雾化和环型液膜的初次雾化。液柱射流的破裂过程依据气液的相对速度可划分为：雷利型破裂、拉丝破裂以及爆发式破裂三种初次雾化机理，并给出了破裂长度LC和未扰动长度LU，与气体韦伯数WeA和液体雷诺数ReL关联式。环形液膜的破裂过程可划分为：不稳定波的产生，不稳定波的失稳和初次破裂以及雾化三个阶段，并考察了不稳定波长随一、三通道气速的变化规律以及一、三通道气量分配比对初始雾化角的影响。 2.二次雾化的机理研究的主要内容包括：水、乙醇、甘油水溶液等牛顿流体的液滴在连续射流空气中的袋状破裂过程、袋状破裂时间T、破裂过程中液滴的各种形变率参数，破裂后袋子液滴子群和液环液滴子群的平均相对位移△L、平均相对速度UR以及破裂后生成的袋子液滴子群在气流方向上的速度分布趋势，最后对袋状破裂后的子液滴的粒径特征进行了分析，得到其数量分布函数。 3.实验发现了一种文献未提及的、全新的二次雾化破裂机理，该破裂机理以发生两次袋状破裂为典型特征，因此命名为双重袋状破裂机理。实验确定了其发生的韦伯数范围，详细描述了其破裂过程，得到了不同破裂阶段的无因次破裂时间、液滴直径变形率、核心液滴体积分数等特征参数。 4.最后对集束喷嘴进行了前期研发与性能测试，集束喷嘴本质上是由多个两通道气流式喷嘴组合而成的，通过与德士古三通道喷嘴的雾化性能、对应气化炉内的流场特征、对应气化炉内的气体停留时间等重要参数的对比，发现集束喷嘴在冷态性能上优于德士古三通道喷嘴。将集束喷嘴应用到四喷嘴对置式气化炉内，与单通道圆射流喷嘴对应的四喷嘴对置式气化炉内的流场特征、停留时间等重要性能参数进行了对比，结果表明集束喷嘴对应的四喷嘴对置式气化炉的冷态性能也较好。