本文在KIVA-3V-R2程序的基础上,引入了LES计算模型,首先结合KH-RT破碎模型,在网格尺度分别为2 mm、1 mm和0.5 mm的条件下,采用LES对定容燃烧室内的燃油雾化过程进行研究,利用相应实验数据和RANS结果作为对比,在此基础上进一步采用不同亚网格应力模型研究燃油喷雾过程。通过与实验和RANS所得的喷雾贯穿距和瞬态喷雾结构的对比,研究发现:LES能够预测出RANS不能捕捉到的燃油雾化微观细节,其计算结果与实验结果符合较好;随着网格尺度的减小,LES计算精度越高。RANS计算结果与实验有一定偏差,但受网格尺度的变化影响较小。四种LES亚网格应力模型的计算结果与实验结果相对吻合,其中动态结构模型最准确,常系数Smagorinsky模型、动态Smagorinsky模型和k方程模型彼此相差不大。另外,本文建立了网格尺度为1 mm的二维网格,结合详细化学反应机理、碳烟生成模型和NOx生成模型,采用LES对定容燃烧室内的燃油燃烧及排放过程进行了数值研究,并进一步使用不同亚网格应力模型研究燃油燃烧过程,将模拟结果与相应实验数据和RANS模拟结果进行了对比。基于实验所得的瞬态温度分布、瞬态碳烟分布和NOx分布,结果表明:LES在时间历程、空间分布和微观细节方面均优于RANS;动态Smagorinsky模型和动态结构模型的计算结果与实验结果符合较好,常系数Smagorinsky模型和k方程模型的计算结果与实验结果偏差稍大,其中动态结构模型最为准确。