如今全球的汽车产业规模和汽油的消耗量日益庞大,尾气中的污染物是造成环境污染的重要因素之一。在汽油中掺混一定比例的乙醇,可以减少汽油的消耗,同时混合燃料的辛烷值、可燃界限等会有所提升,燃烧更充分,进而降低排放。而乙醇较强的亲水性,导致其生产、运输和储存过程的成本都大幅增加,因此直接使用含水乙醇汽油混合燃料可以提升燃料整体的效率和经济性。本文在台架试验基础上,采用三维数值模拟的方法,对汽油机燃用含水乙醇汽油燃烧、排放特性进行研究。本文首先基于CONVERGE三维CFD软件,耦合乙醇汽油燃烧的化学反应骨架机理,搭建发动机含水乙醇汽油燃烧的三维仿真模型,通过与台架试验结果的对比,对模型进行验证。进而通过搭建的模型对发动机在1200r/min、1600r/min和2000r/min转速,不同进气压力（负荷）下燃用0-40%比例的乙醇/含水乙醇汽油的燃烧、排放特性进行仿真分析。研究结果表明:在转速和负荷较低时,不同比例混合燃料的燃烧特性受其火焰传播速率影响较明显,缸内压力及放热率峰值随燃料中乙醇含量增加而上升,燃烧相位亦逐步提前;含水燃料的缸内压力及放热率低于同掺混比例下的无水燃料。而随发动机转速和负荷的增加,末端混合气的低温反应对燃烧过程的影响更加明显,纯汽油因低温反应较强,因此燃料在缸内燃烧速率远快于其他燃料;但在较高掺混比例下,含水乙醇汽油低温反应积累较多H₂O₂,并随后分解生成更多OH从而使其燃烧情况相对于无水乙醇汽油有所促进,此外,增大点火提前角和增加进气温度对含水乙醇汽油燃烧过程提升效果也更加明显。燃用乙醇/含水乙醇汽油时发动机HC排放随掺混比例增加而上升,含水乙醇汽油HC排放略高,而在高负荷下,此差别逐渐缩小;CO排放在中低负荷下随乙醇比例增加而增加,而在高负荷下反而减少;NOx的排放随乙醇掺混比例先降低后升高。此外,甲醛（CH₂O）的排放随乙醇比例增加而下降,而乙醛（CH₃CHO）排放则上升,未燃乙醇排放也随之增加,而甲醇（CH₃OH）的排放对于掺混比例及发动机负荷都不敏感。整体而言,燃用含水乙醇汽油可明显降低发动机NOx的排放,而其他物质的排放相对同比例无水乙醇都有所增加。最后,本文通过结合试验结果以及基于大涡模拟的多循环仿真的方法探究了发动机燃用含水乙醇汽油的燃烧稳定性。结果表明:使用LES方法可以一定程度上反映出发动机的循环波动情况;随发动机转速和负荷的提高,含水乙醇汽油具有较高的燃烧稳定性,主要与乙醇的抗爆性和火焰传播速率有关。