近年来,随着汽车行业迅速发展,汽车保有量逐年增加,柴油的需求量也在不断增长。与此同时,人们所面对的能源问题和污染问题日益凸显。由柴油作为燃料的传统汽车燃烧时会排放大量的CO、SO₂、以及NO等有害气体和微纳米级颗粒物,这些尾气排放是雾霾形成的直接因素。开发新型清洁能源是减轻化石能源的负担,改善传统汽车尾气排放对空气污染的重要举措。生物柴油是一种环境友好的清洁燃料,可作为化石柴油的替代燃料,也可作为燃料添加剂与柴油掺混使用,在不改变发动机结构的同时能够有效降低污染物的排放。生物柴油的密度、黏度、表面张力数据以及界面性质是燃油管道,内燃机设计的基本参数,也是影响燃油喷射和燃烧效率的重要因素。由于生物柴油和化石柴油是非常复杂的混合体系,由几百甚至上千种碳氢化合物组成,并且不同的燃油组分和物性根据其生产工艺、原料的来源以及使用标准的不同而存在差异,要想对燃油的性质进行详细的研究几乎是不可能实现的。因此针对生物柴油以及生物柴油作为添加剂与化石柴油混合体系,本文采用一种或两种与实际燃油性质接近的脂肪酸酯和烷烃作为物理模型燃料代替复杂的燃油进行热物性的研究。本文采用分子动力学模拟的方法。研究内容有:以己酸乙酯体系为例研究了分子模拟的随机性,探索了分子个数、模拟时间、截断半径、邻居列表半径对模拟结果的影响;模拟了己酸乙酯、庚酸乙酯、辛酸乙酯、月桂酸乙酯、丁酸甲酯、辛酸甲酯、癸酸甲酯、正癸烷、正十二烷、正十六烷的密度,黏度、表面张力的性质,分析了三种性质的变化规律以及模拟偏差分布;分别使用AMBER力场、GROMOS力场和OPLS-AA力场模拟正十二烷、正十六烷和庚酸乙酯的热物性数据与实验结果进行对比,比较了三种力场的模拟偏差,选择烷烃和酯类物性模拟最佳的力场参数对二者的混合体系进行模拟;通过模拟得到己酸乙酯与月桂酸乙酯、辛酸乙酯与月桂酸乙酯、正癸烷与辛酸甲酯、正癸烷与癸酸甲酯、正十六烷与己酸乙酯、正十六烷与庚酸乙酯摩尔分数比为0.25-0.75、0.50-0.50、0.75-0.25的二元混合体系热物性数据,分析了混合物性质的变化规律,使用“10-90”的方法计算了混合体系的界面层厚度,研究了界面层厚度的变化规律及混合体系的界面特性。通过以上的研究本文得出的主要结论有:（1）本文的研究发现,分子个数多的体系模拟结果越精确,综合考虑模拟的准确性及效率,可选择适当的粒子填充数;模拟时间过短,体系很难达到平衡状态,会造成较大的模拟偏差,特别是针对黏度和表面张力的模拟,必须要足够的模拟时间;针对截断半径和邻居列表半径长度的研究发现,截断半径的最佳值为1.4 nm,而邻居列表半径的长度对模拟结果几乎无影响;分子动力学模拟结果存在一定的随机性,对于一定大小的盒子粒子数少的体系随机性要比粒子数多的大,低温条件下的模拟随机性大于高温的模拟。（2）模拟得到的密度、黏度、表面张力随温度的变化规律与实验数据变化一致,偏差均在允许范围内。脂肪酸乙酯的密度随碳原子个数的增加逐渐减小,表面张力和黏度随碳原子的增加逐渐增大。脂肪酸甲酯与烷烃的密度、黏度、表面张力均随碳原子个数的增加而增大。（3）OPLS-AA力场模拟脂肪酸酯类的密度偏差在±1%左右,表面张力模拟值的相对偏差除丁酸甲酯在298.15 K时较大外,其余数据点的偏差绝对值都在15%以内,模拟已经达到目前的偏差允许范围内。OPLS-AA力场不能准确的模拟脂肪酸酯黏度及烷烃的热物性,尤其是碳链长的酯类和烷烃。在OPLS-AA、AMBER和GROMOS三种力场之间GROMOS力场是对烷烃三种热物性复现最佳的力场,并且对脂肪酸酯类的热物性模拟比较准确,因此GROMOS力场是模拟烷烃与酯类混合物的最佳力场选择。（4）对于混合体系的模拟发现,混合体系的密度、黏度、表面张力均介于两种纯物质之间,且热物性数据更接近摩尔分数大的纯质。对混合体系的界面性质进行分析,得到分子密度以及界面层厚度的变化规律。