日益严峻的能源与环境问题对发动机的节能减排性能提出了更高的要求。发动机小型强化技术是通过进气增压、提高压缩比等方法提高发动机的升功率,被认为是一种可以满足严格油耗及排放法规的有效方法。然而增压比、压缩比的不断提高会导致爆震的产生,成为了限制发动机热效率的进一步提升的主要技术障碍。因此,对发动机爆震机理进行研究并以此为依据提出爆震控制技术尤为重要。自燃作为引发和伴随爆震的重要现象之一是研究爆震问题的关键。基于此问题,本文针对类发动机系统——快速压缩机缸内流场的数值模拟,开展了温度不均匀性及其对自燃的影响研究。首先,本文建立Fluent数值模型,通过对不同活塞结构下的快速压缩机缸内温度场进行冷态模拟,研究活塞结构对快速压缩机缸内温度不均匀性的影响。结果表明:活塞运动产生的涡流带动边界层的冷气体流向热的核心区,使缸内温度不均匀;一定缝隙体积的活塞结构能抑制涡流扰动,使缸内温度均匀,而活塞缝隙形状、通道长度对缸内温度场的影响不明显;带凸起的活塞结构使得缸内温度不均匀程度加剧。其次,研究了温度不均匀性对自燃时刻的影响。耦合氢气详尽化学反应机理,对比基于CHEMKIN、Livengood-Wu积分以及Fluent燃烧模拟三种方法获得的自燃时刻,并对不同活塞结构下缸内气体的自燃时刻进行对比。结果表明:Livengood-Wu积分在预测快速压缩机缸内气体,尤其是缸内受涡流影响区域气体的自燃时刻具有较高的准确性;温度梯度引发了点火延迟的梯度,自燃将在未受涡流影响区域先发生。最后,以快速压缩机缸内的温度梯度为初始条件,在一维封闭空间中研究温度不均匀性对自燃模式的影响。结果表明:压力波反射导致的末端气体压力、温度的升高,是发生爆震的诱因之一;不同初始温度梯度会产生不同的反应波传播模式,包括爆燃,爆燃转爆轰,爆轰等。