柴油机燃油喷射系统的数值模拟是设计和优化燃油系统的重要方法。长期以来,对高压共轨喷射系统的数值模拟研究主要集中于电磁阀的响应特性、ECU控制单元等方面,直至最近,研究重心才转移到具体的喷油嘴内部空穴流动的模拟及与此过程有关的燃油雾化和喷雾特性的研究上来。喷油系统上游流动、喷嘴流动及之后的雾化是一个有机的统一体,所以非常有必要在进行详细的喷嘴内部流动模拟计算的同时,开展燃油雾化的数值模拟分析。一方面为喷雾模型提供更为真实的边界条件,另一方面也便于分析喷嘴内部流动对燃油喷雾燃烧过程和雾化的影响。本文回顾与总结了燃油喷射雾化国内外发展现状,全面系统地分析了燃油喷射雾化数值模拟的发展概况和未来发展趋势,针对将燃油喷射和上游喷嘴内部流动耦合起来进行模拟的问题进行研究,对燃油喷射计算采用一种新的模拟思路。运用大型CFD软件STAR-CD对标准四孔喷嘴内部空穴流动进行了详细的三维瞬态模拟计算,采用了动网格技术,计算得出在不同针阀升程下空穴在喷嘴内部的分布,分析了空穴对喷嘴内部以及喷孔出口流场的影响;同时得到喷孔出口每一瞬时的质量流量作为燃油雾化的初始条件,为后续的燃油喷射模拟提供了更加准确真实的边界条件。建立了燃油喷射气液两相湍流流动模型,进行了变参数的三维数值模拟计算,分析了喷孔直径、压差和缸内温度等参数对缸内喷雾场的影响,为优化缸内空气运动以及燃油的混合和燃烧提供了理论基础。本文同时建立了高速数码摄影系统燃油喷射试验装置,进行燃油喷射过程的动态拍摄,分析和处理相关的喷雾发展过程图,验证了喷嘴内部流动及喷雾特性数值模拟结果的准确性。