大型船用柴油机在研发过程中通常很难应用相同尺寸的单缸机来进行台架实验,因此,通过几何缩小后的单缸模型机来预测大型船用柴油机的性能有着重要意义。本文在相似理论基础上,推导得到柴油机燃烧过程中的无量纲数,证明了扩散燃烧、预混燃烧和喷雾过程存在相似性,并提出要实现相似性大小柴油机转速、喷油持续期等参数需要满足的条件,引申到目前研究中常用的三种规则上。理论表明,当柴油机预混燃烧过程不可忽略时,维持转速不变的转速规则有更好的相似性。在长管法喷油速率测试装置的基础上,本文测试了2款孔径不同的喷油器,验证了三种规则下喷油速率都能实现相似。在此基础上,借助高温高压定容弹,搭建阴影法测试光路,实验比较了三种规则分别在自由喷雾、撞壁喷雾和多次喷射策略下喷雾过程的相似性。结果表明,维持喷射压力不变的压力规则能更好的预测大喷孔的喷雾锥角、贯穿距和过量空气系数,而转速规则和火焰浮起规则有比大喷孔相对更小的锥角和更长的贯穿距。然而,尽管大喷孔和压力规则下的喷雾贯穿较慢,撞壁更迟,但反弹高度和扩散半径却高于转速规则和火焰浮起规则。在多次喷射预喷和后喷阶段的短脉宽喷雾中,压力规则依然表现出更好的相似性,尤其是喷油结束后的混合气发展过程。