随着汽车保有量快速增加,如何在发动机上实现高效和低排放,已成为能源与环境研究中的一个重大课题.溶气燃油射流利用闪急沸腾效应,可以在较低的喷射压力下获得理想的雾化质量,促进燃油燃烧,具有降低柴油机氮氧化物和碳烟排放的潜力,有望成为发动机燃烧与排放控制的新技术.本文针对溶有二氧化碳柴油和溶有二甲醚柴油射流的雾化和燃烧特性展开了研究工作.本文首先利用激光相位多普勒技术对溶有二氧化碳柴油和溶有二甲醚(DME)柴油射流的雾化过程、速度特性和粒度特性进行了测量,研究了溶气量对溶气燃油射流雾化特性的影响,揭示了溶气燃油射流的速度场和粒度场的分布规律.根据溶气燃油射流形状为抛物体的特点,基于粘性轴对称射流,建立了射流不稳定性色散方程,考虑了射流喷雾锥角对射流稳定性的影响.从理论上,采用射流不稳定性理论分析了溶气燃油射流的雾化机理.本文进一步根据溶气燃油在喷嘴内为气液两相流的特点,建立了零维喷嘴内部流动模型,为溶气燃油射流雾化的模拟提供边界条件和初始条件,采用该模型计算得到的溶气燃油射流流量、喷雾锥角以及射流初始粒径与实验结果相比吻合较好.建立了溶气燃油射流气爆雾化初始阶段雾化模型,并将此模型耦合入KIVA程序中.考察了溶气量对溶气燃油射流燃烧火焰几何特性和温度场的影响,采用图像比色法对燃烧火焰图片进行了分析.本文最后对溶气燃油缸内喷雾燃烧过程进行了模拟计算与研究.为了提高模拟计算的可靠性,针对溶气燃油射流雾化的特点,在所建立的溶气燃油雾化模型的基础上,修改了KIVA程序中的湍流燃烧模型,燃烧过程的模拟采用了详细化学动力学燃烧机理.模拟结果与实验结果吻合较好,通过数值模拟深化了对溶气燃油缸内燃烧过程的了解,并对缸内氮氧化物和碳烟排放同时降低的机理进行了解释.