内燃机对能源的消耗量不断增加,排放尾气对环境的污染也日益严重,天然气发动机以其良好的经济性、较低NOx及颗粒物排放得到了人们的关注。天然气与空气的混合状况直接决定着天然气发动机燃烧和排放性能的好坏,但目前对于燃气喷射特性的变化规律掌握的并不充分,现有研究往往针对缸内高压直喷条件下燃气射流的宏观特性,缺少对进气道条件下燃气喷射问题的研究和掌握,并且仅考虑了喷射压力和背压对燃气特性的影响。实际上,喷孔孔径、工质都会对燃气喷射特性产生影响,而天然气发动机功率不足、CO和HC排放过高等问题也同燃气喷射特性息息相关。因此,本文通过试验和仿真相结合的方法对天然气发动机燃气喷射特性开展可视化研究,分别以定容弹和可视化进气道作为实验测试环境,搭建了燃气喷射特性测试平台。基于纹影法对天然气喷射过程进行可视化测量,并通过MATLAB编程对采集到的纹影图像进行自动处理,获得燃气喷射特性参数。在以定容弹为测试环境的燃气射流特性测量中,研究了单孔喷管在不同喷孔孔径、不同喷射压力、不同背压、不同工质条件下的燃气射流特性,获得了燃气射流贯穿距、锥角、射流锋面速度、射流面积以及全局当量比等射流宏观特征参数的发展规律。同时,在以可视化进气道为测试环境的试验中,基于获得的可视化图像,分析了不同喷射压力和进气风速对多孔喷管射流特性的影响。由于实验显示出燃气喷射时喷管蓄压腔内的参数变化对喷孔出口的射流特性产生影响,因此通过仿真分析了喷孔出口的燃气质量流量变化规律。基于可视化实验和仿真分析研究天然气发动机燃气喷射特性,为燃气喷射数值模型的建立提供基础,为开发高效、清洁的天然气发动机作准备。