本文对液氧\甲烷针栓喷注器喷雾与燃烧过程开展了试验与仿真研究。喷雾过程的研究分为一次破碎过程研究和喷雾特性研究。采用两相流大涡模拟程序对矩形射流一次破碎过程进行仿真,采用高速相机获得矩形射流的瞬态破碎图像以对仿真结果进行验证;喷雾特性的研究重点关注喷雾场的分布和粒径大小,采用高速相机获得喷雾场分布的瞬态图像,采用Malvern粒度分析仪测量喷雾场的粒径大小;借助商用软件Fluent对针栓发动机的燃烧过程进行研究,使用EDM模型模拟湍流燃烧,燃烧过程的研究重点关注喷孔结构对流场、温度分布和燃烧效率等的影响。研究得到以下结论:矩形射流的长宽比对一次破碎过程有较大影响,表现在:当长宽比变大时,We数增大,气动力作用更为明显,射流破碎更剧烈,喷雾场分布更为均匀;射流受气膜垂直碰撞而产生R-T不稳定波,此后,气膜沿射流表面运动,气动力将代替R-T不稳定性主导射流表面波波长值;矩形射流的长宽比对射流运动轨迹会产生影响,长宽比较小时,射流运动轨迹的斜率需要经历发展过程才能稳定;类比横向气流中液体射流轨迹研究中使用的方法,得到了气膜作用下射流一次破碎过程的射流轨迹预测公式,预测公式与试验结果的吻合度较高,并且预测精度要高于前人提出的模型。采用径向矩形孔喷注的针栓喷注器喷雾场的喷雾分布和粒径值在周向方向存在不均匀性,沿喷孔喷射方向喷雾分布较浓密,粒径值较大,而沿两喷孔间夹角平分线方向的喷雾分布较稀疏,粒径值较小;随着轴向距离的增加,喷雾场的不均匀性逐渐减弱;粒径的大小及分布均匀度指数均随轴向距离的增加而降低。喷孔数目越多,粒径大小随轴向距离的变化越不明显,而喷雾锥角受喷孔数目的影响较小。喷孔阻塞比越大,喷雾锥角越小,SMD值也越小。采用径向矩形孔喷注的针栓喷注器燃烧室,除了在前侧存在两个漩涡以外,在不同轴向位置横截面上同样存在漩涡,并且喷孔数目和阻塞比的改变会对横截面上的漩涡产生影响。增加喷孔数目有利于实现两种组分间更有效的掺混,进而使燃烧过程更早完成,而降低喷孔阻塞比对掺混效果基本无影响,但可以在更大的范围内维持燃烧。在保证喷孔总面积不变的前提下,增加喷孔数目或者降低喷孔阻塞比均有助于提高燃烧室的燃烧效率。