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当前传统内燃机正朝着更高压力、低火焰温度和稀薄燃烧等方向发展。作为第四种物质聚集状态,等离子体可与燃料分子碰撞,产生高温和催化效果以加速燃料氧化,有效缩短点火延迟时间,提高火焰传播速度,从而实现强化点火和助燃的目的。本文通过数值模拟平台对等离子体对甲烷/空气点火和燃烧特性的影响进行研究,主要研究内容和结论如下:首先,利用开源CFD软件OpenFOAM,根据需求进行子模块自主编程,从软件理论基础、组成和应用等方面进行介绍,建立对冲层流预混模型并分析燃烧过程。结果显示:等离子体分布与甲烷燃烧过程关系密切,促进点火和助燃。其次,以详细的化学反应机理GRI-MECH 3.0为基础,利用化学反应动力学软件CHEMKIN探究等离子体种类和浓度变化对甲烷燃烧过程中的点火延迟、燃烧特性和放热率变化的影响规律。结果表明:等离子体的加入有助于缩短点火延迟时间、提高缸内最高压力和温度,并且O自由基的作用效果优于H。通过比较浓度分别为0.5%、1%和1.5%的自由基O对甲烷燃烧特性的影响,表明增大O浓度可以使缸内燃烧温度和压力升高,促进燃烧反应进程,但O浓度过大对点火助燃效果提升不明显。自由基的加入会使着火时刻提前,各分区之间的放热间隔减小,放热过程更加集中。最后,在上述燃烧机理的基础上,耦合天然气与臭氧（O3）反应机理并作适当简化,探究了微量添加剂O3对天然气HCCI发动机燃烧特性的影响,并在一定臭氧浓度条件下研究进气压力、压缩比等初始参数变化对燃烧特性和排放特性的影响规律。研究表明:加入臭氧可明显改善发动机燃烧特性,缩短点火延迟时间并提高温度和压力峰值。在O3浓度为40ppm条件下,提高进气温度、进气压力和增大压缩比均可使着火时刻提前,但当量比升高会推迟着火时刻。此外,增大臭氧浓度和提高进气温度会使NOx生成量大幅上升。