随着环境问题的日益严重,人们环保意识的不断加强,国家已对汽车行业实施越来越严的排放和油耗法规。内燃机缸内气体运动对燃油混合气的形成和发展、火焰燃烧和传播等过程有着重要影响,进而深刻地影响着内燃机的经济性、动力性、运转性和废气排放等。因此,合理地组织发动机缸内气体运动对提高燃烧火焰传播速度、减少循环波动和降低有害物质生成等起着重要作用。本文以1E65FM发动机为研究原型,利用CFD软件对缸内气体运动进行了数值仿真计算,并且进行了相关试验研究。本文使用ANSYS ICEM CFD对1E65FM发动机的几何模型进行了网格划分,通过对比分析后采用混合网格方式,既简化了局部网格,同时保证了主体网格质量。用Fluent软件加载该网格进行相关参数设置后开始数值模拟,对流场中的速度矢量和流线图进行分析后,发现缸内流场在有倾斜角扫气口作用下会形成回流,排气口关闭时在气缸中发展成一个大尺度逆时针旋涡,并一直保持到压缩上止点。在无火花塞情况下,该旋涡尺度将更大。缸内气体速度和湍流动能的发展趋势相似,在扫气口或排气口有开度时均保持较大值,其中湍流动能波动较速度波动更加剧烈和复杂。当扫气口和排气口都关闭后,缸内气体速度和湍流动能都大幅度减小,并且变化趋势较为缓和。本文在1E65FM发动机的基础上,对其进行了可视化改造,设计并成功搭建了一套完整的光学发动机实验平台,主要包括高速摄影系统、光学发动机和纹影仪装置。通过该实验平台,成功地拍摄到缸内火花塞跳火、缸内流场和火焰燃烧图片,同时采集到了与摄影图像同步的转速信号和压力信号,证明了光学发动机实验平台的可行性、可靠性和有效性,且测试结果与模拟结果相吻合。