柴油机的颗粒物排放对环境造成了严重污染,危害人体健康。柴油机颗粒的形成受温度、氧浓度和压力等燃烧条件的影响较大,在柴油机实际运行过程中,由于缸内空气运动、喷油贯穿度的变化以及燃烧室尺寸的限制,燃油喷雾撞壁现象不可避免。燃油撞壁改变了缸内近壁面区域燃油所处的环境,影响近壁面区域混合气的形成和燃烧过程,导致碳烟的生成增多。开展柴油近壁燃烧及颗粒物形成研究,分析燃油在近壁面区域的燃烧和颗粒形成过程,为降低柴油机颗粒物排放提供依据。论文以柴油机燃油撞壁现象为背景,对柴油在近壁面区域的燃烧及颗粒的形成过程进行了研究。采用试验的方法,探讨了柴油液滴撞壁的铺展过程、柴油在近壁面区域的着火及火焰发展、颗粒微观形貌和氧化特性的变化规律。采用仿真的手段,探讨了近壁燃烧颗粒前驱体的形成过程和反应路径。主要研究工作如下:针对环境和撞壁条件对柴油液滴撞壁铺展过程的影响,搭建液滴撞壁试验平台,依据相似理论确定液滴尺寸、撞击速度及壁面温度等参数,探讨液滴撞壁后的运动过程,分析液滴尺寸、撞击速度和壁面温度对液滴铺展速度的影响规律。结果表明,在液滴直径较小时,液滴铺展速度更快,更早到达最大铺展因数,但最大铺展因数更小。液滴的最大铺展因数随着撞击速度的增大呈增加趋势,与1.5m/s相比,撞击速度为3m/s和4.5m/s时,最大铺展因数分别增大了27%和50%。液滴最大铺展因数和液滴韦伯数（We）之间呈幂律分布关系,随着We增加,最大铺展因数增幅降低。当壁面温度超过573K时,柴油液滴在壁面上达到膜态沸腾状态,产生Leidenfrost现象,使液滴反弹离开壁面。依据柴油机近壁面区域燃烧的环境条件,搭建了柴油近壁燃烧试验系统,分析壁面温度和当量比对柴油近壁燃烧的着火特性和火焰结构特性的影响。结果表明,壁面温度由750K增加到850K,着火延迟时间由69ms缩短到52ms,火焰宽度、火焰高度、火焰面积和火焰亮度均随着壁面温度的增加呈上升趋势,火焰高度增幅明显,碳烟大量生成和氧化。当量比对柴油近壁燃烧的着火延迟时间影响更大,着火延迟时间随当量比的增加显著升高。此外,当量比增加,火焰宽度、火焰高度和火焰面积逐渐降低,火焰亮度显著下降。采用扫描电镜和透射电镜等仪器,研究不同环境条件下近壁燃烧形成碳烟颗粒的微观形貌、粒径分布和团聚程度。结果表明,在较低壁面温度时,近壁燃烧形成的颗粒主要为链式分布。随着壁面温度的增加,颗粒向团簇状发展,颗粒间团聚程度增加。随着当量比的增加,颗粒之间的团聚程度逐渐增大,微观形貌由松散的絮状团簇结构向致密的网状团簇结构发展。近壁燃烧形成的颗粒粒径区间表现为正态分布,不同壁面温度下形成的颗粒主要为核态和聚集态颗粒,壁面温度由750K增加到850K,平均粒径由56.8nm降低到52.1nm。随着当量比的升高,颗粒粒径向大粒径方向发展,颗粒的平均粒径由54.2nm增加到71.3nm。采用热重分析仪,对不同壁面温度和当量比下近壁燃烧形成颗粒的氧化特性进行分析。结果表明,随着壁面温度增加,颗粒失重始点时刻滞后,Tsoot、Tmax和Tend呈上升趋势,在较高壁面温度条件下形成的颗粒表面含有更少的SOF组分,形成颗粒的活化能升高,指前因子逐渐减小,氧化活性降低。随着当量比的增加,颗粒的特征温度Tsoot、Tmax、Tend都随着当量比增大而升高,活化能呈上升趋势,指前因子呈下降趋势,颗粒的氧化活性随着当量比的增大而降低。采用Chemkin软件,构建正庚烷-PAHs化学反应动力学机理,分析了近壁燃烧下不同温度和当量比对自由基、小分子中间产物及颗粒前驱体等产物浓度的影响,通过敏感性和反应速率分析法,对苯、苯乙烯、萘、菲、芘等前驱体的生成路径进行了分析,探讨了第一个苯环的形成路径和后续多环芳香烃的形成过程。结果表明,随着温度的升高,自由基、小分子产物和碳烟前驱体等产物浓度峰值均逐渐增多。随着当量比的增加,H、O、OH和HO2等自由基的产物浓度峰值逐渐降低,小分子产物和各碳烟前驱体的产物浓度峰值均逐渐上升。苯、苯乙烯、萘、菲、芘等碳烟前驱体的消耗主要是通过和H、OH自由基之间的氧化反应。萘、菲和芘在敏感性系数上具有较高的一致性,甲基对萘、菲、芘等碳烟前驱体的生成有较大的影响。前驱体的生成与消耗反应中都有HO2自由基的参与,说明HO2自由基对碳烟前驱体的生成有着重要的影响。第一个苯环形成后,通过脱氢加乙炔反应（HACA）促进芳香烃的继续生长,继而生成萘、菲、芘等多环芳香烃。