当今社会,机动车引起的能源和环境问题日益突出,石油资源日益减少,传统的汽油机和柴油机都很难同时降低氮氧化物和碳烟的排放。为了改善能源结构,降低发动机的排放,国内外的许多研究机构都致力于改善燃烧方式及双燃料的研究。其中,氢气是一种比较理想的清洁能源,研究把氢气作为柴油机的燃料具有重大意义。本文采用数值模拟计算的研究方法,对氢气/柴油发动机燃油雾化、燃烧和排放特性进行了研究,并通过模拟分析结果解释了实验中出现的一些现象。论文首先针对氢气/柴油发动机的特点,应用KIVA-3V程序选取和建立了氢气/柴油发动机燃油雾化、燃烧及排放模拟模型;在此基础上研究了在循环喷油量固定时,不同氢气体积分数下的柴油雾化效果,包括雾化过程中缸内状态、柴油液滴数目和粒子运动轨迹、柴油蒸气质量及其分布等;应用等热值氢气替代柴油的方法,通过缸内温度、氧气浓度、氢气浓度的分析,对缸内柴油和氢气的着火和燃烧以及柴油机加入氢气后的排放变化进行了研究;将部分模拟结果与国内外相关文献中一些相关的实验结果进行了对比,并解释了一些实验现象。通过模拟研究发现:当循环喷油量不变时,在柴油雾化过程中,随着氢气体积分数的增大,缸内温度分布趋于均匀,温度梯度减小,平均压强增大,平均密度降低,平均湍动能增大,缸内柴油液滴数目在整个雾化过程中减少,液滴运动距离增加,总的柴油蒸气质量增加、分布范围扩大、浓度梯度减小。着火燃烧后,缸内总体的氢气体积分数是否达到其燃烧极限对燃烧过程有着重要的影响;随着等热值氢气替代率的增大,低温化学反应程度加强,初始燃烧速率增大,低负荷时碳烟和氮氧化物排放降低,高负荷时碳烟排放先降低后升高,但始终低于纯柴油情况,氮氧化物排放先升高后降低,但始终高于纯柴油情况。本文的模拟结果与国内外相关的实验结果在趋势上大体一致;研究结果可以为氢气/柴油发动机的进一步研究提供依据和参考。