随着国内外对环境保护的要求越来越高，人们对船用柴油机的性能也提出了愈来愈苛刻的要求，既要其输出功率大、比燃料消耗少，又要符合目前日益严格的排放法规要求。柴油机的缸内燃烧是影响其经济性、动力性和排放性的主要因素，用实验方法来研究柴油机的缸内工作过程要求有专门的设备，并且由于实验条件涉及燃烧，除了个别专门实验室有条件提供测试外，大多数测试都是难以进行的，所以存在一定的局限性。因此开展用数值仿真模拟的方法研究柴油机燃烧的过程成为了当前内燃机界研究的一项的重点。本文利用KIVA-3V程序，以L21/31船用中速柴油机为研究对象，对其缸内过程进行数值计算研究。分别用KIVA-3V程序的前处理网格生成器K3PREP与专业划分网格软件ANSYS ICEM-CFD对L21/31型船用中速柴油机建立网格模型，选择了更为合理的模型，并且通过与原机的实测压力值和NOx排放值与计算值进行对比，验证了所建模型的正确性。在此基础上，改变柴油机的转速、负荷、喷油提前角和进气延迟角等工况参数，研究参数变化对该柴油机缸内过程、整机性能和有害排放物NOx与CO的生成规律及空间分布规律的影响。针对2011年IMO实施的第二阶段的NOx排放限制，以及2016年即将实施的第三阶段的NOx排放限制，本文在KIVA-3V程序的燃料库中添加液态DME的物性参数，选用液态DME燃料替代柴油，分析了DME对L21/31型船用中速机NOx排放的影响；并在此基础上研究了负荷和喷油提前角对L21/31型船用中速机燃用DME时的NOx的排放的影响规律，为此机型在2016年以后满足IMO Tier Ⅲ的NOx排放标准提供了有价值的参考，同时为企业对该机型的改型设计提供理论依据。