在航空领域,短程、小型飞行器的巡航速度、巡航时间等均受到燃油的燃料热值制约。航空发动机寻求高能量密度燃料的同时,又对航空成本、燃油存量、温室效应等提出了新的要求。纳米金属流体燃料是在碳氢燃料中添加纳米硼、铝等金属颗粒制备而成,能够节省碳氢燃料、缩减航空成本,该燃料能量密度超出碳氢燃料能量密度上限,同时降低NO_x和碳排放。本文采用理论和实验相结合的方法,探究该燃料宏观的制备方法及微观的两相特性、耦合燃烧机理,以期深化对该燃料的认识,为该燃料在航空领域的应用提供理论基础。对Al/JP-10纳米流体型燃料的流变性及稳定性进行测试分析,探究有机酸对该类燃料稳定性的影响规律,分析有机酸类不同碳链长度、羧酸基团数目、不饱和键数目等对包覆的纳米铝颗粒在碳氢燃料中悬浮的稳定性影响。其次,研究了Span系、Tween系等表面改性剂对该类燃料稳定性的影响规律,探究HLB值、表面张力等对包覆的纳米铝颗粒在碳氢燃料中悬浮的稳定性影响。同时,采用SEM、FTIR等多种现代化分析测试手段对Span-65在纳米铝颗粒表面的吸附层特性及吸附机理进行研究。此外,采用生物材料包覆、化学合成纳米铝颗粒等新型方法制备改性纳米铝颗粒,并对其制备的Al/JP-10纳米流体型燃料的流变性及稳定性进行测试分析,同时对被包覆的纳米铝颗粒进行理化特性分析,证明新型包覆手段能产生有效的包覆层。不同的有机物分子链长度、羧酸基团数目、不饱和键数目等会导致其对稳定性的不同影响,Span系和Tween系包覆的铝颗粒在碳氢燃料的稳定性受其在JP-10溶液中的表面张力影响较小,更多的是受到亲油性基团的数目的影响。在以上实验研究的基础上,结合分子动力学方法,建立纳米铝颗粒团簇的周期性和非周期性结构,在优化分子构型的基础上,模拟了有机酸、Span系、Tween系等有机物分子吸附在纳米铝颗粒团簇的过程,并从中获得各分子的吸附能、吸附曲线,将该数据与实验对比发现,发现具有较高吸附能力和吸附量的改性剂能够有效提高金属纳米流体燃料的稳定性。在实验研究的基础上,根据JP-10热分解机理并基于国内外学者研究成果建立JP-10的简化燃烧模型,对典型温度及压力范围下JP-10的热分解燃烧过程进行模拟计算分析,获取不同状态下JP-10的热分解主要产物组分及产量。对JP-10热分解过程中的基元反应进行不同温度、压力条件下的敏感性分析,简要地总结出JP-10的热分解机理以及不同基元反应对JP-10热分解的影响程度。结合JP-10蒸发燃烧及硼颗粒燃烧机制,建立非稳态两相耦合点火燃烧模型,并利用Matlab进行数值计算,获得不同加热温度、压力、固含量、液滴直径下,该类燃料液滴的点火燃烧参数,所得计算结果与实验结果吻合度较好,能对B/JP-10燃料的点火燃烧特性进行有效预测。