近些年各国政府越加重视节能减排及低碳经济,内燃机作为大气与环境污染以及能源消耗的主要源头,在新能源汽车领域带来的巨大压力下,进一步加快实现内燃机高效清洁燃烧技术是未来传统燃油车所面临的最严峻的挑战。而HCCI、PCCI与低温燃烧等新型燃烧模式一直是世界范围内内燃机燃烧领域的研究重点,不可忽视的是其喷雾湿壁现象所带来的恶化燃烧与排放的问题。因此本研究依托国家自然科学基金项目(5167060406),结合当前内燃机及材料学领域的最新研究进展,以固体材料表面润湿性为切入点,针对湿壁燃油液滴与燃烧室壁面间的发展过程及其可控性开展研究工作。本文针对发动机喷雾湿壁现象及湿壁过程的控制,采用激光刻蚀法与化学刻蚀法-低表面能修饰法等相关制备手段获得了具有不同极端润湿性的金属表面,并在不同壁面初始温度条件下对燃料单液滴撞壁后的物理发展过程进行了可视化实验研究,并分析壁面初始温度、壁面微观结构、壁面润湿性以及不同金属对液滴与壁面的铺展系数和反弹系数等参数变化规律。同时基于实验数据建立了单液滴撞壁过程的仿真模型,利用数值模拟手段进一步对接近喷油时刻高温常压的缸内环境中的高速柴油液滴撞壁过程进行研究,深入探究缸内温度对这一过程的影响并对比不同极端壁面润湿性对液滴撞壁的运动与传热过程的作用。由本文研究结果表明,液滴撞击壁面过程中,固液气三相界面交界处的界面间张力是改变润湿性的主要因素,壁面润湿性的改变对液滴撞壁后运动过程中力的相互作用有很大影响,表现为亲油壁面有较好的铺展而疏油壁面液滴倾向于反弹的行为。与此同时,壁面初始温度的不同会导致液滴呈现不同的蒸发沸腾状态,液滴撞壁后会出现快速蒸发、破碎与反弹等现象。在不同壁面润湿性的作用下,亲油壁面上的液滴更易蒸发,疏油壁面上的液滴更易沸腾。液滴的不同蒸发状态也会对液滴铺展过程造成影响,当其处于对流换热状态的撞壁过程中表面粗糙度的增加都伴随着液滴回缩过程的提前并加快其表面能与动能之间的转化,更早的达到平衡状态;液滴核态沸腾时亲油性的增强会减弱沸腾剧烈程度并提升其铺展系数;膜态沸腾状态液滴的铺展过程中蒸汽层的存在使不同壁面润湿性对该过程几乎无影响。