液滴撞壁现象广泛存在于生活和工业生产中,许多工程应用依靠液滴撞壁来发挥作用,液滴撞壁后的动力学和换热特性会影响工程应用的效果。对液滴撞壁的换热与铺展特性进行研究,不仅能够完善自由界面气液两相流和换热理论,而且对于相关的工程应用具有指导意义。本文从提高油气分离器效率的角度出发,以机油液滴为研究对象,将数值模拟作为主要研究方法,结合实验和理论分析,对液滴撞击干壁面和液膜的换热及铺展特性进行了研究。通过建立可靠的数值模型,结合理论分析方法,根据液滴粘度的区别,总结了两种最大铺展系数预测公式,能有效提高对不同液滴的预测精度。通过分析液滴撞壁过程的换热量与撞壁后液滴的温度分布,发现在不考虑相变发生的前提下,液滴撞壁过程的换热量主要与液滴的内能发生互相转化,液滴换热特性对铺展特性的影响实质上是换热后液滴温度分布的差异,造成物性参数发生变化从而影响铺展。本文通过改变壁面温度和液滴温度来研究液滴撞击干壁面时的铺展换热特性,发现温度降低液滴的铺展系数减小;壁面温度对液滴铺展形态影响较小,液滴温度对液滴铺展形态影响较大。采用控制变量方法对液滴的动力粘度、表面张力系数、速度梯度和接触角进行研究,发现对于机油液滴,粘温特性是换热影响铺展特性的主要原因;液滴撞击浸润性比较差的壁面时,换热速率下降,容易发生反弹现象。通过改变液膜厚度、液滴温度和液膜温度对液滴撞击液膜的铺展换热特性进行了研究。结果表明,液滴直径和撞击速度不变时,随着液膜厚度增加,液滴撞击液膜后会依次发生皇冠射流飞溅、皇冠射流和波动运动;液膜厚度越薄,相对射流高度越大,射流越明显,但液滴与液膜间的换热速率越小。当液滴温度降低时,液滴撞击液膜产生的射流高度和体积逐渐减小,射流中来自液滴的占比减小;液滴温度较低时,撞击后液滴与壁面之间会包夹部分液膜,液滴温度越低,包夹体积越大。随着液膜温度降低,液滴撞击液膜后逐渐由皇冠射流飞溅变为破碎运动。