随着船舶柴油机排放法规的日益严格和石油资源的短缺,LNG发动机以其经济性好、减排效果佳等优点正逐步成为未来船舶动力发展的首选。其中,双燃料低压喷射船用发动机具有更显著的NOx、PM、CO₂减排效果。该发动机在中、低负荷运转时,由于其采用稀薄燃烧技术,会导致发动机燃烧稳定性变差,甚至失火。高负荷时由于燃烧放热率过快易导致发动机出现爆震。基于以上背景,本文首先对柴油/天然气混合气在船机工况下的自燃进行了零维的理论研究。在此基础上建立发动机的三维模型,并对不同因素对发动机的着火极限和爆震的影响进行了三维模拟研究。首先,基于双燃料发动机压缩上止点的工况条件,基于零维均质反应器模型,用数值方法研究了温度、压力、当量比、和混合比对甲烷/正庚烷混合物着火延迟期（ID）的影响。结果表明,在所有研究条件下,初始温度和当量比对ID都有很大影响,而压力和混合比的影响取决于工况条件。在甲烷浓度和当量比的耦合作用下,着火延迟区域可以分为四个不同的区域。另外,对于双燃料也可以观察到负温度系数（NTC）现象。通过关键组分的生成和消耗速率的分析发现,初始温度和当量比不仅对反应速率而且对反应的温度区域也有较大影响。其次,基于双燃料低压喷射船用发动机,模拟研究了当量比、引燃油量、引燃油喷射时刻等对发动机着火极限和爆震的影响。结果表明:（1）当量比0.3工况下出现失火现象,当量比0.5工况下监测点出现压力振荡。失火的主要原因是缸内混合气过稀,甲烷燃烧反应缓慢,缸内温度较低,使CH₂O的消耗基本停滞,而与CH₂O组分相关的反应的敏感性值较大,对双燃料着火起到了较大的促进和控制作用,当该反应无法正常进行时出现了失火现象。产生压力振荡的主要原因是在浓混合气工况下,预燃室出口处的气流和火焰的快速发展带走较多正庚烷反应产生的热量和中间组分,由于气缸内预混甲烷的浓度较高,燃烧的反应速率加快,使壁面附近的狭小空间中产生了较明显的压力波动。（2）在稀混合气工况下,引燃油量越小,缸内燃烧对引燃油量的变化越加敏感;引燃油喷射时刻推迟至上止点附近时,燃烧出现了恶化。（3）在浓混合气工况下,随喷油时刻的推迟,压力振荡的幅度增大;引燃油量的增加提供了更多的点火能量,使缸内压力振荡幅度加大。综上所述,本文对双燃料的着火特性,及双燃料低压喷射船用发动机的着火极限和爆震进行了数值模拟研究,为优化双燃料发动机的着火稳定性及抑制爆震提供理论依据。