针对单缸风冷发动机缸盖局部温度过高，散热困难的问题，设计出前倾式离心风扇并配合导风罩对其进行强制风冷散热。 基于计算流体力学理论及流固耦合三维仿真技术对单缸发动机散热情况进行仿真分析，结果表明：加装前倾式离心风扇和导风罩后发动机散热情况有了明显改善。 对发动机进行测温试验，试验测试与仿真计算值最大误差为3. 5%, 验证了仿真结果的准确性。 通过流固耦合仿真计算，对比分析了前倾，径向和后倾式离心风扇对单缸发动机的冷却效果，结果表明：三种离心式风扇的散热性能由强到弱依次为前倾式，径向式和后倾式。通过对前倾式离心风扇结构进一步优化，将圆柱形轮载改进为圆台形，以增强对风扇进风口处冷却空气的导流，结果表明：改进后的冷却风扇，其进口空气流最由0.3473 kg/s增加至0.3822 kg/s, 发动机缸盖处最高温度由627. 31K 降至 619.13 K, 冷却效果增强明显。

在某型防爆柴油机加装DOC+CDPF后处理装置上进行台架试验，结果表明，PY03型装置不会增大防爆柴油机系统的排气背压，对CO转化效率高达96%，对颗粒物有较高的捕集和再生效率，不透光烟度平均降幅为82.7%；PY02型装置因尺寸较小，热负荷较高，与该排放状况不匹配。为了提高装置的利用率和使用寿命，通过对耦合的DOC+CDPF孔道进行可燃性气体CO组分输运和颗粒物离散相数值模拟，结果表明，随着废气流速的增大，DOC+CDPF出口废气中CO浓度升高，转化效率下降；15m/s的气流速度是发动机该排放水平下转化效率最高的最大速度。颗粒物，孔道入口速度增大，颗粒物向孔道后端壁面沉积。验证了DOC+CDPF装置在防爆柴油机上应用的可行性。

神经网络模型具有仿真速度快的优点，但神经网络算法建模对实验数据具有很大的依赖性。本文依托 6S35机主机数据以及实验数据，搭建了6S35机曲轴转角模型。为进一步提高柴油机模型的仿真速度，本文使用曲轴转角模型仿真数据训练并搭建了基于曲轴转角模型的神经网络模型。并应用该模型对加速工况、突加突减负荷等过渡工况下推进系统的动态性能进行了仿真分析。最后对该模型的实时性展开研究，进一步加快模型仿真速度。鉴于神经网络模型具有仿真速度快的优点，可在柴油机控制方面得到广泛的应用。

本文通过节流阀开度调节高压系统回流量实现了液压气门机构气门升程和关闭时刻的连续可变，仿真探究了柱塞直径对系统压力和节流孔径对气门落座速度的影响，试验研究了倒拖转速、节流阀开度和液压油温度对气门运动特性的影响。研究发现：挺柱和气门活塞直径分别为17mm和14.5mm能够降低系统工作压力并减小压缩波峰值，小于1.6mm的节流孔径可满足4000r/min时的气门落座速度要求。同一转速随节流阀开度的增大气门升程逐渐降低；节流阀开度不变，转速越高气门最大升程越大，关闭时刻也逐渐滞后。节流阀全关，液压油温度对升程的影响很小；相同节流阀开度，随液压油温度升高气门腔压力和气门最大升程逐渐降低。节流阀全关时，气门动作COV小于1%，相同转速气门动作COV随节流阀开度的增大而增大；增大转速气门动作一次所需时间缩短，COV随之减小。液压油温度升高，相同节流阀开度气门动作COV增大。供油压力对COV影响较小，可忽略不计。

本文针对船用低压双燃料发动机的结构特点，建立了有效的一维和三维仿真模型，研究预燃室结构对发动 机的性能影响。研究发现：采用预燃室结构能实现高质量的稀薄燃烧，可有效改善燃烧情况并降低排放物的生成。 预燃室通道直径会影响火焰射流在燃烧室内的传遍，合适的预燃室通道直径利于提高火焰传播的稳定性并降低排放。预燃室通道角度影响引燃油火焰传播方向，优化预燃室通道角度可以提高燃烧效率并降低氮氧化物的生成。

在预燃室式天然气发动机中，预燃室喷孔的几何结构对于发动机燃烧和性能具有重要影响。为探索胜动12V190型天然气发动机预燃室喷孔的最优结构设计，本文通过三维数值模拟计算，分析了5个不同的预燃室喷孔直径和6种不同的预燃室喷孔长径比设计下的缸内燃烧过程，对比了各方案下所得的缸内压力、温度场、热效率和NOx排放。计算结果表明，预燃室喷孔直径过小易导致火焰淬熄，而过大的喷孔直径将导致火焰湍流射流强度减弱，针对本文研究的机型，较优的喷孔直径为2.5mm；在该喷孔直径下，较小的喷孔长径比有利于缸内燃烧更快地进行，使发动机获得更高的热效率。

通过在圆柱形定容燃烧弹中顶置点火产生挤流火焰。利用纹影技术和CFD仿真模拟，通过分析在壁面约束条件下挤流火焰的位置、形态、发展过程，探究了挤流火焰的生成机理。研究结果表明：在火焰传播过程中，形成了与火焰传播方向相反的压力梯度，使火焰前锋各处未燃气的流动速度降低最终导致楔形空间内的未燃气流动速度大于其他区域，形成楔形空间特有的挤流运动；由楔形区域内的挤流运动导致的壁面湍流和火焰不稳定性的共同作用是挤流火焰的形成机理。

基于GDI发动机常用工况点缸内温度压力，本文研究了高温汽油燃料喷入高温高压环境下的射流特性。结果表明：从低亚临界过渡到超临界时，单孔射流外形轮廓经历了边缘气团凸起及消失的转变，而多孔射流的中心轮廓区则有明显塌陷和射流前锋面凸起的变化过程；射流内部湍流及中心高速低压区影响着射流的贯穿距，射流中心塌陷的发生使得多孔贯穿距变化趋势异于单孔；射流出口膨胀及闪急沸腾对射流宽度影响显著，射流锥角的大小则因闪急沸腾微爆效应及射流中心高速低压流动卷吸作用而变化；内部湍流、中心低压区塌陷及高温环境气动阻力作用的综合影响，使得射流轮廓结构复杂，单孔和多孔射流的投影面积及轮廓周长变化不一。

为了更好地理解GDI汽油的燃油撞壁现象，本文采用激光诱导荧光(LIF)试验方法进行了燃油液滴撞击机油油膜的基础研究。探究了不同入射韦伯数、油膜厚度、油膜黏度对撞击后油膜形态的影响。研究表明，液滴撞击后油膜可分为稳定冠状、飞溅冠状、剧烈飞溅冠状三种状态。入射液滴韦伯数越大，油膜越容易飞溅，形态变化越剧烈。相同的韦伯数下，油膜黏度越低，油膜厚度越小，其飞溅现象越为剧烈。根据试验数据拟合出了各油膜厚度下，不同油膜形态临界韦伯数公式。

利用超临界平台和定容燃烧弹系统，将不同状态的汽油，喷入到超临界环境中，并依托纹影系统，得到低亚临界态、亚临界态和超临界态汽油喷入超临界环境中的喷雾特性，并对比了常温常压环境与超临界环境的喷雾特性。 研究结果表明：同一喷射时刻，单孔喷油器的喷雾贯穿距先增加，后平稳下降，但在超临界态一直攀升；喷雾面积先上升，在亚临界态初段达到峰值，后平稳波动下降。随着喷射温度的升高，五孔喷油器的喷雾贯穿距先平稳上升， 后急速下降到低于初始值；喷雾面积先增加，在亚临界态缓慢下降，在超临界态初期达到峰值后下降。喷射条件相同时，常温常压环境与超临界环境的喷雾发展有明显区别，前者喷雾贯穿距和喷雾面积远大于后者。