在直喷汽油机缸内组织滚流能够增加点火时刻混合气的湍动能,从而缩短燃烧时间,提高发动机的热效率,是缸内直喷汽油机燃烧系统优化的一个方向。本文针对某款高滚流直喷汽油机,从模拟和实验的角度,对其缸内流场特性及油气混合过程进行研究。利用AVLFIRE软件对缸内流场及油气混合过程进行数值模拟,同时利用白光测试、PDI测试、背光测试、PIV测试等手段,对模拟结果进行验证。研究结果表明:(1)利用白光测试和PDI测试获得定容弹内喷雾的贯穿距和粒径,然后对定容弹内的喷雾计算模型进行标定,可以获得比较可靠的喷雾计算模型。并且将该喷雾计算模型应用至缸内计算,缸内喷雾的计算结果与背光测试获得的缸内喷雾形态有比较好的一致性。(2)中低负荷工况(冷态)的模拟流场与PIV实验流场有比较好的一致性。从而建立比较准确的发动机计算模型。综合中低负荷工况及高负荷工况的流场模拟结果,可以将流场变化过程分为5个阶段:1、回流影响阶段2、双侧进气阶段3、单侧进气阶段4、滚流成长阶段5、滚流破碎阶段。较低的进气角度以及喉口直径的突变使得下侧进气通道被涡团堵塞而只从一侧进气,这一特点利于缸内滚流形成。同时发现在压缩冲程中,滚流中心向排气侧移动。对比不同工况下的滚流比和缸内平均湍动能,滚流比与缸内平均湍动能与转速比较相关而与进气压力关系较小;(3)在4850rpmWOT工况的上止点能够形成比较混匀的混合气,而2000rpmWOT工况的上止点形成进气侧偏浓的混合气;(4)喷雾与流场存在显著的相互作用,喷雾场会扰动缸内滚流,减小滚流比,但会增加缸内平均湍动能。滚流会引起喷雾偏转,从而减小喷雾碰壁,并且将混合气集中于进气侧。在压缩冲程,滚流中心向排气侧移动,同时将燃油液滴带向排气侧,促进油气混合。