改进内燃机燃油喷射系统可以很大程度地降低有害物排放,提高发动机动力性及燃油经济性。燃油系统产生喷雾,直接影响到后续的燃烧和排放。然而,燃油系统内部流动与后续的喷雾之间的因果关系还不大清楚。本论文的目的是明晰喷油嘴内部的燃油流动,并预示它对喷雾的影响。本文首先阐述了射流破碎机制、喷孔内部的高速流动及气穴现象。结合国外的试验研究,利用计算流体力学方法模拟了喷油嘴内部的三维气穴流动现象,表明喷油嘴内部有气穴现象产生。为了进一步并分析气穴现象产生的原因,建立了不同的模型来研究喷油嘴几何结构及工作参数对气穴强度的影响。计算表明喷孔入口角附近的剧烈压力下降是导致气穴产生的主要原因。气穴现象对喷油嘴内部的流动有重要影响,而且还会影响到下游的喷雾。为此,分析了喷孔出口截面的速度分布、湍流动能分布:气穴产生时喷孔出口截面的湍流动能明显增大,流动速度升高,喷雾特性会受气穴现象的影响。对喷孔出口截面流动状态的研究可以为喷雾计算模型提供参考依据。随着能源局势的紧张,原油价格的高企,各种替代燃料的研究被广泛开展。针对替代燃料的密度,粘度,弹性模量等物理性质的差异,本文建立了高压共轨系统数值模型,来分析这些物理性质对燃油喷射过程的影响。模型模拟了喷射过程的不稳定现象,模拟结果表明,在柴油机共轨系统中喷油起始时刻不受燃油体积弹性模量的影响,由于湍流流动的影响,燃油的粘度对针阀升程影响很小,燃油的密度对喷油率影响较明显。