氘作为核聚变原料在核能的开发利用中至关重要,同时氘作为民用材料在光导纤维、润滑剂性能优化、特殊灯源、核医学研究、农业育种、制药、硅半导体的退火与烧结等领域也都有重要用途。在核聚变实验中,高精度的氘热物性参数对点火靶丸参数设计、内爆压缩过程及效果、以及最终实现点火等至关重要,同时,在核聚变实验及氘的制备过程中也多涉及氘的相变。随着社会的发展,氘的用途也将越来越广泛,但文献调研表明目前国内外对氘在热物性及相变特性方面开展的研究工作仍旧较少,因此有必要对上述氘的热物性和相变特性两个方面开展相关研究,以获得更加精确的氘热物性并对其相变特性有更加深入的理解。本文从理论和实验两方面对氘的常见热物性及相变特性进行了研究,具体研究内容与结论如下:(1)本文首先搭建了氘的分子动力学仿真模型,并使用该模型对已有较多研究的氩进行分子动力学模拟,以验证仿真程序的正确性。然后利用该模型对气液相平衡下的饱和氘进行模拟,通过计算先后确定了模型中的势能参数,计算所需氘分子数目以及达到气液相平衡时所需的分子动力学模拟步数。在以上研究的基础上对氘的气液界面特性、饱和氘的气液相密度,表面张力,相变特性等进行了仿真计算。且仿真计算结果与文献值吻合良好,进而可利用该分子仿真模型开展氘相关热物性的研究。(2)设计研制了一套用于观测低温流体相变的可视化实验装置,该装置可使用普通相机或高速相机对相变过程图像进行拍摄,采用低温制冷机作为冷源,可控温区为10K至100K,从而可以实现常见低温流体的液化和凝固过程可视化。本文利用该实验装置对氘的液化及凝固过程进行了实验研究,发现氘的凝固过程并非稳定进行,而是伴有“孔泡”扰动,为进一步理解该凝固现象,本文同时也观测了氮、氧、氩三种常见低温流体的凝固过程,通过比较氘与上述三种低温流体凝固过程的异同点,综合分析得出氘的相变(凝固)特性。(3)设计和研制了一套电容式低温流体密度测量的实验装置,该实验装置可实现温区10K至100K可控,测量压力范围为0至0.5MPa。本文利用该实验装置对饱和液氘及不同工况条件下氘气的密度进行了测量,其中饱和液氘的测量结果与文献值偏差均在0.5%以内,不同工况下氘气的密度测量结果与文献值偏差均在5%以内。在以上三个方面的研究中,氘的密度测量结果可对分子动力学密度模拟结果进行验证,同时也可由分子模拟结果对氘的相变特性做出解释。通过以上研究以获得新的研究氘热物性的分子理论方法和高精度的氘的密度测量及相变可视化实验装置,从而可对氘的常见热物性及相变特性进行理论和实验分析,以增加对氘热物性及相变特性两个方面的认识与理解。