在航运业中,运输成本的一半以上是由发动机燃料油费用产生的,随着燃油成本的持续上涨,燃油经济性已成为交通运输业运营成本的主要因素之一。相比于柴油,重油因燃料成本较低,被广泛地用于船用柴油机。但重油由于成分复杂、品质差,难以被充分燃烧,导致产生大量的污染物。随着船用柴油机污染物排放法规日趋严格,开展重油燃烧机理及燃烧过程研究,成为二冲程船用柴油机实现节能减排的重要技术途径和研究热点。考虑到大型船用柴油机进行台架实验的时间周期长,成本高,本文采用化学反应动力学模型和三维流体模型耦合的方法,开展船用二冲程柴油机燃用重油过程中,燃烧和排放情况的分析及研究。首先,在提出重油模拟替代燃料的基础上,搭建重油化学动力学机理模型。通过DRGEP、敏感性分析法和反应路径分析法,建立了正十二烷和甲苯两种替代燃料的化学反应简化机理。其次,分别采用详细机理和简化机理对这两种物质在激波管中的滞燃期和内燃机模型中的组分浓度进行了详细的计算,并与相关文献的实验数据进行了对比分析。最后,采用CFD计算软件AVL Fire构建三维燃烧模型,耦合重油简化机理与燃烧室动网格模型,对燃烧室中重油的燃烧进行仿真模拟,初步开展了喷油压力和喷油提前角对燃烧过程和排放的影响研究。结果表明,一定程度提高喷油压力有利于燃料雾化和油气混合,使得燃烧充分,降低soot的生成,但会使得NO的生成量增加,即soot和NO的生成存在此消彼长的矛盾。喷油提前角过大会使得柴油机工作粗暴,NO生成增加,反之喷油提前角过小会让soot排放增加,因此合理选择喷油参数有助于改善二冲程船用柴油机的动力性和排放性能。