柴油机燃烧过程受油、气、室系统多参数的制约和影响。应用CFD技术对多参数进行优化匹配可以大幅降低成本,缩短研发周期,但关键问题是要确保仿真的置信度。为此,本文对喷雾过程进行了V&V验证。在此基础上,以某型大功率直喷式柴油机为平台进行了多维仿真,试图参数化分析燃烧系统设计单参数及两参数匹配对混合气形成及燃烧过程的影响。同时,引入优化理论对燃烧系统多参数进行优化匹配,并对优化结果进行分析,取得了较好的效果。首先,本文进行了喷雾过程的V&V验证,获得了最佳的网格尺寸大小,时间步长等。在此基础上,建立了某型大功率直喷式柴油机的计算网格,对喷雾和燃烧模型参数灵敏度进行了仿真分析,取得了与发动机运行情况较吻合的多维仿真结果。同时,对该柴油机缸内燃烧过程的不足进行了深入分析。其次,在定性研究涡流比、喷孔数(孔径)、喷油压力、油束夹角和燃烧室口径比等燃烧系统设计参数对缸内工作过程影响的基础上,构建了表征油气混合及燃烧过程的特征参数,包括湍流混合强度、混合气浓度方差、各当量比区间对燃烧的贡献率及燃烧平均化学反应速率等。研究了设计参数对特征参数的影响规律,揭示了设计参数对燃烧性能影响的作用机制。另一方面,由于燃烧系统设计参数对燃烧过程的影响并不是孤立的,参数间往往存在着耦合作用,本文通过大量的仿真计算,获得了以动力性为优化目标时6对设计参数之间的匹配结果。并通过研究两参数匹配对特征参数的影响规律,实现了对两参数匹配机制的分析。最后,引入正交设计法和遗传算法分别对燃烧系统多参数进行了优化匹配。正交设计优化获得了各因素及其交互作用对柴油机动力性的影响权重大小,并通过不同分析方法获得了以动力性为优化目标时的燃烧系统参数优化组合。在此基础上,进一步开展了遗传算法全局优化,获得了性能更优的参数组合,并基于特征参数对两种优化结果与原型机进行了对比分析。