小球藻是一种广泛生长于不同水域的藻类,具有油脂含量高、生长周期短、分布范围广等优点,发展小球藻生物柴油（Chlorella Biodiesel Fuel,CBF）,有利于解决我国生物柴油原料不足且占用耕地资源的矛盾。国内外学者现有研究主要集中于CBF的制备工艺、燃料特性分析等方面,对其燃烧反应动力学模型、燃烧污染物Soot和NO_X的生成机理等方面的研究较少,导致未能掌握CBF燃烧过程的精细流场结构,制约了CBF的应用和推广。为此,本文将构建适用于多种不同反应条件且包含Soot、NO_X生成机理的CBF模型,建立186FA柴油机燃用CBF的燃烧模型,并开展CBF模型与燃烧模型的耦合计算,揭示柴油机缸内不同燃烧阶段Soot、NO_X的详细衍生过程,为实现小球藻生物柴油的清洁燃烧提供一定的理论基础。主要工作如下:（1）构建了包含Soot和NO_X生成子模型的CBF简化模型。利用基于误差传播的直接关系图法（Directed Relation Graph with Error Propagation,DRGEP）,在不同当量比、燃料初始温度、初始反应压力条件下,以主要燃烧产物H₂O、CO₂和OH作为参考组分,以相对误差分别小于5%、10%和15%为目标,对CBF详细模型进行了简化和组合。并在组合模型中加入了不同的Soot、NO_X生成机理,得到了三种新模型（分别记为JZP5%、JZP10%、JZP15%）,通过比较新模型与原详细模型着火延迟期的预测值,对其有效性进行了分析。结果表明,相对于原详细模型,新模型在高温反应条件下的预测性能较好,最大误差小于3%,但在低温反应条件下的误差较大,JZP5%（434种组分,2003个反应）、JZP10%（348种组分,1768个反应）、JZP15%（318种组分,1579个反应）的最大误差分别为4.8%、5.1%和5.8%。（2）研究了CBF在不同燃烧阶段柴油机缸内Soot、NO_X的生成历程。通过AVL-FIRE软件构建了186FA柴油机燃用CBF的燃烧模型,开展了CBF简化模型与该燃烧模型的耦合计算,比较分析了缸内压力、放热率的计算值与台架试验值,验证了模拟的准确性。利用耦合计算和生成速率分析（Rate Of Production analysis,ROP）,分析了CBF在不同燃烧阶段柴油机缸内Soot、NO_X的生成历程。结果表明,缸内压力、放热率计算值与试验值的最大误差分别为4.4%、7.6%,耦合计算的准确度较好。在燃烧中点时刻,CBF生成的C₃H₅-A、MP2D经过一系列反应会分别生成C₃H₃、C₂H₂,这些物质再通过聚合和环化反应生成苯;在燃烧终点,多种碳氢化合物首先通过一系列裂解反应生成C₃H₃、C₂H₂和C₂H₃,这些物质再经过聚合和环化反应生成苯。其中,OH、H、O和O₂是生成苯的重要参与物质,C₂H₂、C₃H₃是燃烧中点和燃烧终点生成苯共有的重要中间产物,C₂H₃是燃烧终点生成苯的重要中间产物,控制C₂H₂、C₃H₃、C₂H₃的生成有利于降低碳烟的排放。对NO_X生成历程进行研究发现,在燃烧中点,N₂首先生成NNH,NNH再氧化生成NO和N₂O;在燃烧终点,一方面,N₂直接生成NO,NO再经过氧化反应生成NO₂,另一方面,N₂首先生成NNH,NNH再生成N₂O。其中,OH、H₂、O和HO₂是生成NO_X的重要参与物质,NH、NNH分别是燃烧中点和燃烧终点生成NO_X的重要中间产物。控制NH和NNH的生成有利于降低NO_X的排放。