隧道或坑道等封闭空间下的动力机械柴油机产生的CO2是一种对人体健康有害的气体,然而液氧固碳闭式循环柴油机能有效控制CO2排放,从而减少人体危害,但柴油在CO2氛围下燃烧存在失火、燃烧不稳定和机理不明确的问题。因此,探索新的柴油燃烧方式和燃烧机理是必不可少的。为了研究CO2对柴油在CO2/O2氛围下燃烧的影响,提出了柴油在该氛围下燃烧的量子化学模型,该模型考虑了CO2热解效应（CO2→CO+O·）、热解产物生成OH自由基（CO+O2+H·→CO2+OH·）的新反应机理、OH自由基与柴油表征燃料分子的反应机理和CO2浓度的动态变化。首先通过量子化学的耦合簇理论计算了CO2分子热解势能面,通过量子化学的密度泛函理论计算了CO生成OH自由基反应的中间体和过渡态的结构以及需要穿越的能垒;通过平均局部离子化能和分子表面静电势预测了正庚烷热解分子和甲苯的化学反应活性位点;通过分子反应动力学计算了新反应路径的Arrhenius参数;对机理进行耦合,并通过敏感度分析和物种浓度分析对耦合机理进行简化,获得了柴油在CO2/O2氛围下的燃烧机理;通过流体力学计算对柴油在CO2/O2氛围下燃烧进行仿真,获得了温度场、浓度场和火焰浮起长度等燃烧特性参数。其次搭建了可视化光学定容燃烧弹实验平台,建立了燃烧背景氛围（50%vol.CO2+50%vol.O2、47%vol.CO2+53%vol.O2、43%vol.CO2+57%vol.O2、39%vol.CO2+61%vol.O2和35%vol.CO2+65%vol.O2）、不同工况下初始的温度均为850 K、初始的压力均为3.0 MPa、喷油压力均为120.0 MPa、喷油量均为18.4 mg和喷油脉宽均为0.5 ms。对相同工况进行十次重复实验,并采用高速摄影机获得柴油在不同CO2浓度氛围下的着火及火焰传播过程。通过编写Python代码和其他图像处理程序对实验数据进行后处理。最后分析了柴油在CO2/O2氛围下的燃烧机理和燃烧特性,结果表明:CO2在高温时会发生热解,其产物与反应物的玻尔兹曼分布可达到98.3%;CO2可以直接参与化学反应,其化学效应说明CO2能够促进柴油在CO2/O2氛围下的燃烧;CO的氧原子最小平均局部离子化能和表面静电势为13.56 e V和-0.37 e V,而碳原子分别为12.62 e V和-0.51e V,说明CO碳原子端的化学反应活性大于氧原子端的;柴油在35%CO2+65%O2氛围下燃烧的火焰浮起长度计算值与实验值的最大、最小和平均误差分别为8.9%、0.5%和1.4%,均在可接受范围内;CO2/O2氛围下的火焰自然光度会发生波动,CO2会引起不稳定燃烧和湍流现象,也导致了其火焰表面褶皱和火焰周长增加。