近年来,为降低柴油机排放微粒和氮氧化物,柴油机喷射压力普遍向着高压方向发展,高压喷射过程的研究成为国内外的研究热点。人们主要通过试验手段对燃油喷射雾化过程有了一个基本的认识,但是目前所获得的经验公式及模型都作了许多简化或假设,仍有许多问题认识不够深,且大部分的试验研究都是在中低压环境下进行的,对高压喷射环境下的雾化过程研究较少,而对撞壁雾化过程的研究还只是处在初级阶段。本文基于理论分析、试验研究、三维数值模拟相结合的方法,对柴油机燃油高压喷射雾化过程进行分析研究。采用先进的粒子图像速度场仪,结合高分辨率的数码摄像技术实现对喷雾场内部结构较为详细的试验观察。为充分了解喷雾特征,进行了各种喷射条件下(不同喷孔直径、喷孔数、喷射倾角、环境压力、喷射开启压力)的喷雾试验和喷雾撞壁(平壁、斜壁)试验,获得了大量有价值的原始试验数据,然后对每一组数据进行了归纳分析处理,用来验证理论分析和喷雾模拟计算结果。介绍了柴油机喷雾过程涉及的连续相基本控制模型、气体湍流运动模型、喷雾混合过程模型及喷雾计算的各个子模型。利用先进的发动机三维模拟计算软件FIRE建立计算网格,定义壁面边界和初始条件,耦合基本流动方程和喷雾计算子模型,完成了相应的柴油机燃油喷雾过程的三维数值模拟计算,计算结果与实测结果吻合较好。结合实验结果和计算结果进行了对比分析。结果表明:提高喷射压力、采用小孔径喷嘴、多孔喷射以及合理的喷雾撞壁设计有利于加快油气的混合过程,提高混合气生成质量,从而改善燃烧过程,降低有害物的排放量。