缸内燃油喷雾湿壁现象是现代内燃机中普遍存在的一种现象,它影响缸内燃烧过程和有害排放物生成,对发动机的性能和排放有很大影响。目前大部分模型对燃油喷雾湿壁的燃烧过程预测精度差,与实验结果相比误差大,因此,开展喷雾湿壁模型的研究对于认识其机理,进而对燃烧过程的优化有重要的理论意义。本文从微尺度液滴的碰壁过程着手,构建了一个更适用于现代内燃机早喷燃油湿壁过程的喷雾碰壁模型。作者首先进行微尺度液滴碰壁过程的数值模拟研究,研究发现:相比于毫米液滴,微液滴碰壁后发生飞溅和铺展更困难,且其液体动力粘度对碰壁过程的影响比表面张力系数影响更大;内燃机喷雾碰壁过程中碰壁角度,壁面温度,壁面湿润状况是关键影响因素。具体地说,在微液滴碰壁过程中,液体的表面张力对飞溅量、附壁液膜铺展影响不大,只对飞溅液滴数目略有影响,液体的动力粘度会显著影响飞溅量和附壁液膜的铺展半径、厚度;液滴的入射速度是决定液滴碰壁后是否发生飞溅的关键因素,壁面薄液膜的存在会促进飞溅的发生,壁面液膜厚度增加,飞溅液滴质量增加,但壁面液膜厚度增加也使得飞溅液滴直径增大,速度减小;壁面粗糙度对毫米直径液滴碰壁过程影响不大,但大粗糙度壁面对微米尺度液滴碰壁过程有较大影响;三相接触角对微液滴碰壁过程无明显影响,但对滞壁液膜最终稳定形态有一定影响;连续液滴碰壁过程中前后液滴碰撞壁面带来的累积效应是构建喷雾碰壁模型需要考虑的。作者结合液滴碰壁行为模式和发动机缸内的实际情况,构建了新的喷雾碰壁模型,新模型分为干壁面模型和湿壁面模型,在干壁面模型主要考虑液滴的入射能量和壁面温度,液滴碰壁后会有铺展,飞溅,热反弹和热破碎四种行为模式,湿壁面模型主要考虑液滴的入射能量和壁面液膜的相对厚度,液滴碰壁后会有沉积,湿壁面飞溅和冠状飞溅三种行为模式。针对新构建完成的喷雾湿壁模型,进行了碰壁喷雾体外轮廓的定性验证和碰壁喷雾铺展半径和升腾高度的定量验证;在液膜方面,进行了湿壁液膜外轮廓的定性验证和湿壁质量、滞留液膜厚度和蒸发速率的量化验证。另外也通过对活塞形容弹内碰壁喷雾的模拟验证了新模型在曲面壁面上的适应性。作者最后利用发展的新喷雾湿壁模型对发动机早喷湿壁燃烧过程进行数值模拟研究,发现喷雾碰壁后会在近壁区形成局部过浓区,当燃油集中在壁面附近时其着火位置靠近壁面,能在近壁区生成大量碳烟,湿壁燃烧过程的碳烟生成量由湿壁量和滞壁油膜蒸发速率两者共同决定。具体地说,在对不同喷油提前角工况的试验和模拟研究中发现,碳烟排放在SOI=-55°CA ATDC工况出现碳烟峰值（“BUMP”区）的主要原因是喷雾油束碰撞缸套内壁面形成浓混合区,其早期湿壁燃烧生成的碳烟随着活塞压缩过程进入到活塞与缸套的间隙而难以氧化。喷油压力的提高并不能减少燃油湿壁量和湿壁燃烧的碳烟排放量。进气压力的提高并未对碳烟排放趋势有明显影响,而进气温度的提高使滞燃期缩短,碳烟排放曲线随曲轴转角相应平移,但“BUMP”区依然存在且其峰值并未明显变化。冷却水温的提高使湿壁燃烧的碳烟排放升高,主要因为壁面温度的提高使滞壁油膜蒸发形成的近壁过浓区增加。EGR能够降低湿壁燃烧过程的碳烟排放,而在引入EGR的情况下同时提高进气压力保证总当量比不变,则其对降低碳烟排放的作用更强,EGR对湿壁燃烧过程碳烟排放的影响是空燃比、滞燃期、湿壁油膜蒸发过程共同作用的结果。另外,汽油/柴油混合燃料和RCCI燃烧模式都能明显降低碳烟排放,并能够基本消除碳烟“BUMP”区域,主要因为混合燃料粘度降低,挥发性增强,大幅减少了燃油湿壁,RCCI模式则是减少了缸内喷射燃油量,直接减少甚至消除了缸内燃油湿壁。