燃油温度的升高和环境压力的降低均会使液体更容易达到过热状态,而当燃油温度和压力均高于其临界值时,便会进入到超临界态。这两种状态均有助于混合气的快速制备,从而实现高强化燃烧,进一步提高柴油机的动力性,并优化经济性和排放。二甲醚作为柴油的代用燃料,具有较高的十六烷值和含氧量,易于着火,并能有效减少碳烟排放。由于二甲醚的沸点和临界点较低,易于实现闪急沸腾喷射和超临界喷射,因此对二甲醚喷雾和蒸发过程的研究具有重要意义。本研究利用可视化手段在定容燃烧弹上研究了过冷态、过热态及超临界态喷射过程。结果表明:贯穿距随着环境压力的增大而减小,而随温度变化不明显,但当温度较高时,由于蒸发的作用贯穿距随着温度的升高而减小。冷态喷射过程可分为“初次破碎”阶段和“二次破碎”阶段,而过热态喷射过程中气泡的产生和破碎会加速雾化的过程,使喷射快速过渡到“二次破碎”阶段。过热态喷射中喷雾弯曲角随着过热度的增加而降低,当燃油温度达到临界温度后,弯曲角随着温度的增加而增加。本文基于实际气体状态方程(PR方程)对二甲醚液滴的蒸发过程进行了数值模拟,并且考虑了高温高压下的物性参数修正,研究了环境压力、环境温度和液滴初始温度对液滴蒸发过程的影响。计算结果表明,当环境压力和环境温度均大于二甲醚的临界压力和临界温度时,在蒸发过程中液滴表面会从亚临界态迁移到超临界态,液滴表面消失,二甲醚质量分数等物性参数在空间上的分布连续变化。环境压力和环境温度越高,导热越快,蒸发焓越小,液滴表面温度升高的速率越快,液滴的寿命越短。在蒸发初期,由于液滴密度减小,液滴直径有所增大,且环境压力和环境温度越大,增大的程度越明显。液滴初始温度的不同只会使液滴蒸发的过程整体上提前或者延后,液滴的初始温度越高,液滴的寿命和迁移时刻均趋于线性地减小,但超临界扩散阶段的时间基本不变。