低速长行程二冲程柴油机具有的高效、节能、经济实用以及大转矩的特点，已经成为现代大型船舶的主要发动机。研究船用低速二冲程柴油机的扫气和燃烧过程，提高其动力性和经济性，改善燃烧状况，降低NOx和碳烟排放，成为一项很有意义的工作。对柴油机工作过程的研究除传统的试验方法外，三维数值模拟也是一项强有力的措施。 本文系统的论述了柴油机扫气和缸内燃烧过程的三维数值模拟计算模型和数值计算方法，对缸内气体的气相湍流流动模型，柴油机喷雾模型和缸内燃烧模型在理论上进行了具体的分析。本文应用AVL公司开发的三维数值模拟软件AVL FIRE，首先对气阀-气口式直流扫气二冲程柴油机的扫气过程作不定常三维流动数值模拟。按照设定的进出口边界几何条件和物理条件，对柴油机缸内气体流动和残余废气浓度分布随时间的变化过程作细致的描述。接着对低速二冲程柴油机的压缩过程、喷雾过程和燃烧过程进行数值仿真计算，展示了缸内流场、喷雾发展形态及空间分布情况和缸内温度场、压力场及排放物浓度分布情况。改变喷油提前角进行对比计算，发现不同喷油提前角对低速二冲程柴油机的燃烧和排放性能影响较大。提前角较大时，柴油机工作粗暴；提前角很小时，柴油机经济性不好；合理的喷油提前角，能显著提高柴油机的经济性同时降低排放。