本文为探究液体射流破碎的失稳和首次雾化过程,采用大规模的计算网格,引入了一种结合VOF(Volume of Fluid)界面流模拟方法和有界压缩格式的直接数值模拟方法,追踪射流气液两相之间的界面演化。首先模拟了以0.415m/s和1.04m/s的速度进入静止空气的两个低速液体圆射流。将低速射流的界面发展分为射流形成阶段、核心增长阶段和稳定阶段,分别考察了三个阶段内射流破碎的动力学现象,计算得到的射流破碎长度均值与经验值相近。验证了本文采用的数值模拟技术方法在模拟射流破碎过程时具有高精度和高可靠性。进一步研究了速度为30m/s的高速燃油圆射流破碎过程,计算捕捉到了射流破碎引起的液丝和液滴与复杂流场结构的演化过程,以供开展动力学特性研究。研究分析了射流头部和液柱核心的形态变化过程,揭示了射流液体与周围空气两相之间的相互作用机理。分析指出射流前锋最先受到扰动,在空气动力作用下扭曲变形并产生细小的液丝和液滴。扰动借助气相和液相两种方式向上游传递,对射流的破碎进程产生促进作用。随着射流失稳和破碎程度加深,流场高度紊乱,气液混合程度进一步提高。考察了射流首次破碎时头部抽丝的动力学机制,以及液丝在周围气体影响下演变并产生液滴的若干机制。