节约化石燃料和减少温室气体排放迫在眉睫,为了实现2030年达到碳排放高峰和2060年碳中和的目标,增加天然气和氢气的能源应用和供应是我国的重要手段。近年来,缸内喷水作为一种能降低缸内温度、减轻爆震燃烧、改善燃烧相位和减少氮氧化物排放的很有前途的技术备受关注,为了降低天然气掺氢发动机的爆震倾向、进一步提高燃料经济性和满足更严格的排放法规,本文采用了数值模拟的研究方法对天然气掺氢发动机进行喷水正时和喷水量的研究。为了诱发爆震研究工况,本文将试验工况的点火正时提前,使获得一系列更大爆震强度的工况,然后探究了不同点火提前角对爆震强度的影响,随后结合缸内监测点最大压力振荡幅值、化学自由基三维分布、速度和湍动能等场图对选定爆震工况的爆震特性进行了量化分析研究。探明了混合气自燃位置在3、4号监测点附近及该区域的爆震强度大小。基于混合气自燃位置及缸内爆震特性,进一步研究了喷水正时对天然气掺氢发动机爆震抑制及燃烧排放性能的影响。随着喷水正时的推迟,缸内爆震强度呈现先减小后增加的趋势,在-150°CA时刻喷水,液滴在中心火焰区域的雾化效果和对活塞的冷却效果更好,爆震强度KI下降最为明显,该时刻为爆震抑制的最佳喷水时刻。最后在-150°CA时刻喷水的基础上深入探究了喷水量对天然气掺氢发动机爆震抑制及燃烧排放性能的影响。随着喷水量的增加,爆震强度迅速下降随后至无明显变化,喷射0.02g水可以基本抑制爆震,与此同时,NOx排放明显下降,CO、HC排放呈相反趋势上升。当喷水量继续增加,爆震强度变化不明显,且HC和CO排放会在一定范围内继续上升。通过对天然气掺氢发动机缸内喷水模拟研究,探寻了喷水正时和喷水量对爆震抑制、燃烧和排放性能的影响规律,为进一步改善天然气掺氢发动机的经济和排放性能提供了理论指导依据。