本文结合上柴公司的电控柴油机和四气门柴油机的开发项目，以实际产品为研究对象，对稳流试验台条件下的两气门柴油机和四气门电控柴油机的进气道一气阀一气缸系统进气过程的三维稳态流动，进行了数值模拟计算和系统的分析研究工作。 全文综述了国内外内燃机进气过程三维数值模拟的研究状况，建立了柴油机的进气道一气阀一气缸系统中稳态流动的数学物理模型，针对计算区域的特点，选用了任意拉格朗日一欧拉(ALE)法来模拟两气门柴油机和四气门电控柴油机的进气道一气阀一气缸系统内气体的稳态流动，根据数值模拟的需要，给出了进气道壁面边界条件，正确选取了时间步长和初边值条件，保证了计算的精度和稳定性。 对D6114B型柴油机进气过程进行了全面的三维稳态流动模拟研究，计算结果与稳流试验台的试验结果吻合良好。对流场结构，包括速度分布、压力分布、湍动能分布、流线和迹线、缸内总体参数(涡流比、流量系数)等进行了分析，结果表明： 对稳流实验中螺旋进气道—气门—气缸内流场的三维数值分析，可得大量流动过程的信息，能深入了解几何形状对流动特性的影响。 从计算得到的气道内水平截面上的流速分布来看，往往外侧的流速低于内侧的流速。因此，气道进口截面向内侧方向移动，提高气道外侧的流体速度，改善流速分布，使气流在气道导向部分内就形成对气缸中心较高的动量矩，对提高气道流通性能与涡流强度都是有益的。 在此基础上，以生产应用为目的，以CFD模拟计算为核心，开发了柴油机气道设计工作平台，从而方便而有效对柴油机气道进行改进和设计。 利用此平台对D6114电控四气门柴油机进气过程的三维稳态流动成功地进行了模拟研究，从而验证了了所建立的数学物理模型的预测水平和精度，证实了此工作平台是可靠和有效的。 在此基础上，针对上柴公司正在开发的D6114四气门柴油机缸盖布置的需要，和现有的一台四气门电控柴油机缸盖和进气道的特点，对原有进气道的高度和形状作了一定的改进，提出了两种进气道的改进方案。并对改进方案进行了相应的三维稳态流动模拟研究，获得了满意的结果。通过对原型四气门柴油机的进气道一气阀一气缸系统和两种进气道改进方案的计算分析和比较，表明： 四气门柴油机进气过程中，两进气道之间的气流相互影响，造成了两进气门出口速度的再分配，进而导致了缸内气流绕气缸轴线动量矩流率的变化，因此四气门柴油机两气道的组合涡流比小于单独气道涡流比。两个进气道接触的区域速度值越大，相互干扰的动量矩损失越大。四气门柴油机进气涡流比和进气流量受两个进气道的形状与相对位置参数的影响，两个进气道的优化过程比两气门柴油机更为复杂。因此在四气门柴油机气道设计过程中，合理选择气道结构形状的组合，优化气道布置参数，对减小两气道相互干扰的造成的能量损失，进一步提高气道的流量系数具有重要意义。 在进气道的结构设计中，进气道形状对充气效率影响很大，气道导流部分的结构直接影响着缸内流场的形成，最佳的的进气流量和涡流比也与之密切相关。 设计的新气道结构简单，在不改变原进气道的气门和气门座结构的情况下，增大进气道进口高度，提高了进气道的进气流量，涡流比也有所增加，改善了原进气道的流动特性，有较高的实用价值。 研究结果表明，以计算流体力学为基础的气道开发设计平台是成功和适用的，可以非常深入地揭示进气道、气阀和气缸的结构参数以及它们的相对位置于流场结构和流动特性的关系，为发动机进气道进一步的改进和新型进气道的开发设计提供了具有实际意义的理论依据和实施手段。