国内外的实验研究表明,将纳米高能粒子作为柴油添加剂加入柴油中,能够降低柴油发动机的油耗和部分排放。本文利用计算流体动力学理论和Open FOAM软件,以柴油机1/4燃烧室为研究对象,对燃烧室内的喷油燃烧过程进行数值模拟,来研究纳米高能粒子对柴油机燃烧性能的影响。本文首先根据美国Sandia ECN的公开验证模型,在Open FOAM中对纯柴油的喷油和喷油燃烧过程进行建模,确定了喷油和燃烧过程中的喷嘴模型、数学模型(包含喷雾模型、相变模型、燃烧模型等)、柴油燃烧的反应机理等,并将其与相应的实验数据对比,来验证建模的准确性。然后,本文基于一步燃烧过程建立了纳米高能粒子的燃烧模型,并将其与纯柴油的喷油燃烧模型进行耦合。为了实现在燃烧室内的数值模拟,本文还建立了1/4燃烧室的模型,完成了网格划分与初始条件和边界条件的确定,并且完成了从时域控制到角度域控制的转换,以及在活塞运动过程中网格的变化规律。根据以上模型,本文对燃烧室内压缩-膨胀行程的喷油燃烧过程进行了数值模拟。模拟结果表明,在高负荷工况下,纳米高能粒子能使柴油燃烧更为充分,从而使柴油的燃烧热提升,燃油消耗率降低,温度和压力升高,并且未燃碳氢化合物、一氧化碳和碳烟的排放量降低,而氮氧化物的排放量升高。这种促进柴油燃烧的效果会随着发动机负荷的降低而减弱,而随着纳米高能粒子添加量的提升与直径的降低而加强。最后,本文还进行了热分析实验,根据DSC分析结果,对数值模拟结果的合理性和准确性进行了验证。