对于柴油机而言,采用较早的向缸内喷射燃油技术,能达到促进燃油和空气混合,改善缸内燃烧,降低污染物排放目的。但由于在较早的喷射正时条件下将燃油喷射到低压低温燃烧室中,燃油撞击燃烧室壁面成为普遍现象。导致大部分燃油铺展在燃烧室凹坑侧壁,油膜面积及厚度增大。导致缸内出现壁面淬熄效应,会在气缸壁面形成厚约0.1-0.2mm左右的不燃烧或不完全燃烧的淬熄层,增加直喷发动机的污染物排放。所以需要对气道-缸内气流运动特性及缸内近壁面流场分析,掌握缸内近壁面气流运动规律及近壁面流场对缸内燃烧和污染物排放的影响。搭建丝线法/粒子法可视化近壁面流场气道稳流试验台。对气缸内近壁面流场进行可视化研究,利用CFD（Computational Fluid Dynamics）对气缸内近壁面气流运动及演化历程的进行了数值模拟,并将试验结果与模拟结果进行相互验证。结果表明:在稳流条件下,气缸壁面的丝线运动特性可直观体现缸内近壁面气流运动及变化情况。气缸近壁面丝线运动方向受到螺旋气道产生的涡流作用,使得丝线运动方向与涡流方向一致。在切向气道侧近壁面流场受到切向气道内气流影响,同时在涡流运动的共同作用下,切向气道侧近壁面速度场最大,使得此处的丝线摆动角度最大。气门升程为8mm和12mm时,丝线摆动角度分别为110°和90°。稳态计算和瞬态计算的缸内流场由多个方向不一的小涡流演化成单一旋转的涡流。瞬态计算的缸内流场存在涡流和滚流运动,因此缸内流场更快地合并成单一的涡流运动。在对不同气道的气门结构对缸内流场及缸内近壁面流场影响研究中,设计不同的气门结构方案。结合粒子法缸内近壁面流场试验与CFD模拟仿真计算。结果表明:粒子法可视化气缸近壁面流场稳流实验能够清晰地展现柴油机气缸近壁面气流运动情况。进气门结构对缸内流场产生较大影响,进气门锥角减小和进气门背面圆弧增大使得缸内流量系数增大;进气门锥角增大和进气门背面圆弧减小使得缸内涡流比增大。进气门结构优化可以同时增大缸内流量系数和涡流比,螺旋气道进气门锥角增大,切向气道进气门背面圆弧增大,优化分别为6.3%和10.5%。进气门结构优化促进缸内燃烧,相对原机,缸内燃烧压力增大6.5%,累计放热量增大8%;缸内Soot降低9.1%,NOx（Nitrogen oxide）生成量增大5.7%。在对柴油机缸内近壁面流场对缸内燃烧及排放分析中,方案6缸内速度场,气流流速最大值为129.16m/s,而原机气流流速最大值为96.53 m/s,比原气道增大33.8%。避免了切向气道和螺旋气道内的气流在两气道之间发生气流干涉。对于缸内压力场分布,气流在切向气道X切片、螺旋气道X切片和缸内Y切片都比原机压力低,使得气流进入缸内的气流阻力降低,增大柴油机进气量。缸内Soot主要分布在燃烧室内。但是由于缸内气流和活塞下行等因素,使得缸内Soot由开始均匀分布在燃烧室内向气缸中心移动,最终分布在切向气道侧的燃烧室内。NOx也会受到缸内气流和活塞下行影响。导致在活塞下行到下止点时NOx均匀分布气缸内。在缸内Z轴切片中,缸内NOx浓度场分布在4mm切片位置量最大。CO（Carbon monoxide）浓度场主要分布在8mm和12mm切片位置。在4mm切片位置CO₂（Carbon dioxide）浓度最大。缸内OH浓度场主要分布在4mm切片位置,因为OH具有强氧化性,随着缸内燃烧进行,OH的量会很快被消耗,因此在8mm和12mm切片位置OH浓度场会降低。