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由于全球经济的飞速发展，能源危机和环境污染问题日益严重，而汽车作为能源消耗和环境污染的主要来源得到了全世界研究者的广泛重视。其中均质压燃(HCCI)发动机以其高经济性、低NO_x和微粒排放的突出优越性成为目前发动机研究的主要方向之一。HCCI在非常短的时间内从概念变为现实，数值模拟是一个主要的推动因素。本文通过数值模拟研究了HCCI发动机着火与燃烧过程，主要目的是通过模拟工具更好地理解HCCI燃烧过程，并进一步推动其发展。 首先，通过修改并整合目前国际流行的HCCI燃烧模型，建立一套由单区、多区、多维模型和解析解构成的完整的HCCI发动机的模拟系统，对HCCI发动机着火点的预测、运行工况范围的拓展和排放物的控制提供准确迅捷的信息。 1、应用单区模型对多种工况参数下的HCCI燃烧和NO_x排放进行了系统的计算，分别讨论了进气温度、进气压力、压缩比、过量空气系数和转速等参数变化对HCCI发动机燃烧过程的影响。 2、通过比较多区模型中区间划分、缸壁传热模型、区间热量交换模型、区间质量交换模型和边界层模型对HCCI发动机燃烧和排放模拟结果的影响，发现在区间划分时对温度较低的区域细化可以提高排放的计算精度，而对高温区域的细化对计算结果影响不大；改进的Woschni传热模型更准确地模拟了缸壁的传热过程；区间的质量和热量交换对计算结果影响显著，特别是质量交换模型的加入使CO排放的预测与实验值更为接近；而边界层厚度模型对整个结果影响不大。通过应用一个有质量交换的6区模型模拟了正庚烷在HCCI发动机中的燃烧和排放特性，结果表明该多区模型合理地模拟了HCCI发动机的燃烧过程，并可满意地预测出HC、CO和NO的排放。利用此多区模型分别讨论了缝隙容积、边界层厚度和壁面温度对HCCI发动机的燃烧和排放的影响。进一步利用多区模型预测了HCCI发动机的运行范围，其边界由敲缸(由声响强度计算)、部分燃烧(由燃烧效率计算)和循环变动(由平均有效压力对进气温度的敏感度计算)确定。通过模拟一台以异辛烷为燃料的HCCI发动机发现在不同当量比和进气温度下计算得到的敲缸极限、循环变动极限均与实验相当吻合，从而很好地再现了HCCI发动机的运行范围。在此基础上，研究了运行范围随转速的变化，讨论了通过调节进气温度和当量比，在不同转速下最大可运行范围。并考察了通过使用变压缩比、增压两种策略扩展HCCI发动机运行范围的潜力。 3、通过结合多维CFD程序KIVA和反应动力学程序CHENKIN实现了化学反应与流动的耦合运算。计算结果表明网格密度和时间步长对HCCI的燃烧过程影响不大，而