低速二冲程船用柴油机具有经济性好、可靠性高、可使用劣质燃料等优点，被广泛应用于大型船舶主机。针对国际海事组织第三阶段排放限制，满足TierⅢ排放法规对我国船用柴油机是一个严峻挑战。因此，从油和气两大方面优化燃烧过程，揭示柴油机缸内油气混合规律，最终实现高效清洁燃烧显得更为迫切，相关结果对我国新一代低速二冲程船用柴油机的自主研发有一定的理论指导意义。
　　本文基于CFD数值模拟软件搭建了某低速二冲程船用柴油机三维仿真平台，探究了瞬态工况下扫气口结构(水平倾角)、燃烧室形状、EGR、米勒循环、喷油角度、分段喷射策略(预喷油量、预—主喷间隔、三次喷射)等技术对低速柴油机缸内油气混合、燃烧及排放过程的影响规律，并综合多因素深入探讨了满足TierⅢ排放标准的可行技术路线。
　　研究发现随着扫气口水平倾角增大，扫气效率呈先增大后降低的变化趋势，在水平倾角α=13°时扫气效率达到最大(92.64%)，扫气口水平倾角过大则会影响废气与新鲜充量的掺混，使得扫气性能变差；采用深坑型和凹坑型燃烧室结构，缸内涡流比显著高于浅ω型燃烧室，但采用凹坑型结构时混合气浓区集中在气缸壁面附近，深坑型燃烧室结构会出现混合气过浓区域，浅ω型燃烧室结构混合气分布较均匀。喷油角度直接决定缸内混合气形成过程，喷油角度过小会导致气缸中心油束重叠从而形成浓混合气区，缸内空气利用率降低，角度过大会导致喷雾油束和火焰撞壁，缸壁散热损失增加，而适中的喷油角度(20°)则有利于提升功率，降低油耗。研究发现高强度米勒循环会导致柴油机压力明显下降，缸内放热率峰值明显后移，燃烧放热持续期增加且后燃比例增大，采用M5时NOx生成量相比原机下降24.28%，ISFC增加3.66%；在此基础上耦合分段喷射技术后可以缩短燃烧持续期，燃烧重心更加接近上止点，提高了柴油机的动力性，但此技术路线无法使NOx排放满足TierⅢ排放法规。采用30%EGR可满足TierⅢ排放标准，但油耗会发生明显恶化，通过协同优化多次喷射与喷油角度(30%EGR+10%预喷量+Δt=15°+20°喷油角度可使NOx降低65.5%，油耗仅增加1.24%)，是满足TierⅢ排放法规合理的技术路线；进一步采用三次喷射技术可改善油耗与NOx排放之间的折中关系(采用α=20°，m1=5%，t1=22°，m2=10%，t2=15°进一步降低0.41%)。