随着柴油机排放法规限值日趋严格及柴油机技术的不断进步,研究碳烟的生成机理,控制碳烟颗粒排放显得尤为重要。多环芳香烃(PAHs)被认为是碳烟形成的前驱物,其形成与生长过程引起了人们很大关注。本文在前期工作的基础上研究并完善了正庚烷简化动力学模型,应用多维流体力学模型与简化动力学模型耦合计算,研究了柴油机缸内燃烧过程及PAHs的生成机理。通过对PAHs的形成和生长机理进行研究,发现PAHs主要遵循“脱氢加乙炔(HACA)”的机理的生长。将PAHs前驱体C2H2、C3H3的生成反应作为连接反应,把PAHs的生长反应机理添加到修正后的Patel简化模型中构建了包含PAHs的正庚烷化学动力学简化模型,该模型能较好地描述柴油机缸内燃烧条件下PAHs的生成过程。采用敏感性分析法对得到的包含PAHs生成机理的正庚烷简化模型进行分析,得出对系统温度和着火时刻影响较大的几个关键反应,并对模型的化学动力学参数进行优化调整,使之能更好预测正庚烷燃料着火和燃烧过程。利用优化后的简化模型进行模拟计算,对发动机着火时刻、负温度系数区、缸内温度和压力、重要反应物质的模拟结果与详细动力学模型的计算结果基本一致。建立柴油机三维CFD模型,并耦合包含PAHs生成机理的化学动力学模型对柴油机缸内的燃烧及PAHs生成进行了多维模拟,得到结果与实验结果比对,验证了该计算模型的可靠性。对不同初始边界条件的研究表明:涡流比对缸内速度场影响较大;一定的涡流比能强化喷到燃烧室壁上燃油的蒸发;高涡流比时,燃油被局限于活塞凹坑内,火焰无法向燃烧室外沿发展,实际空气利用率降低;缸内PAHs随涡流比增大而相应减少。在增压情况下,缸内氧含量大,燃油燃烧更加完全,PAHs生成减少。低进气温度时,缸内燃烧滞燃期延长,PAHs生成减缓现象明显。由于喷油持续期延长,低喷油压力使PAHs在生成后期生成速度加快。随着EGR增加,燃油着火滞燃期延长,缸内爆发压力与温度相应降低。PAHs生成减缓时期随EGR增加而缩短,与所研究的其它边界条件相比较,EGR对PAHs的最终排放影响较大。