发动机工作过程数值模拟发展

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1、车辆与动力技术2004年第2期,0.第94期Vehicle&PowerTechnology文章编号:1009一4687(2004)02一0056一04汽油机工作过程数值模拟的研究进展王桂芝，赵长禄(北京理工大学机械与车辆工程学院，北京100081)摘要:综述了汽油机工作过程数值仿真技术的发展概况，重点介绍了近年来用于仿真汽油机燃烧过程的多维湍流燃烧模型，并指出通过将数值仿真和现代实验手段相结合，可以实现汽油机结构的优化设计，提高整机性能‘关键词:汽油机;数值模拟;燃烧模型;进展中图分类号:TK411文献标识码:AAdvancesinNumericalSimulationofWorki

2、ngProcessinGasolineEngineWANGGui-zhi，ZHAOChang-lu(SchoolofMechanicalandVehicularEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081，.China)Abstract;Thestateofartsofthetechnologyofnumericalsimulationofworkingprocessingasolineen-gineisreviewed，where3Dturbulentcombustionmodelsusedtosimulatecomb

3、ustionprocessofgasolineengineinrecentyearsareemphasized.Itispointedoutthatstructuredesignofgasolineenginecanbeoptimizedandtheintegratedperformanceisabletobeimproved,throughwhich3Dnumericalsimulationiscombinedwithmodernexperimentalmethods.Keywords:gasolineengine;numericalsimulation;combustionmod

4、el;progress目前，汽油机的开发存在着若干技术难点〔’]:点.一方面要兼顾各种工况下对混合气的需求，另一方内燃机数值模拟最早出现于19世纪40年代，面又要控制缸内混合气的运动，以便保证在相对固内燃机理论基本上是建立在理论循环基础之上的，定的点火位置周围形成可供点燃的混合气的浓度，常规的工作过程计算对实际工作进行了很大的简并形成一定的分层结构，促使稀薄气体的快速燃化.计算机技术和计算流体力学CFD的飞速发展，烧.而发动机内的流动、燃烧现象是一个在多维多为数值模拟计算提供了条件，促进了数值模拟内燃相条件下受多种因素影响的瞬变的复杂物理化学过机瞬时工作过程的蓬勃发展.程，仅利用实验

5、很难得到有关缸内流动、混合气形成和燃烧等的全面信息，因此利用完善的数学模1汽油机内部气体流动的多维数值模型，数值模拟发动机的实际瞬时工作过程，研究各拟种结构参数、运行参数对发动机性能的影响，从而预测优化内燃机整机系统，已成为国内外研究的重通过对汽油机内部气体流动的多维数值模拟，收稿日期2003一09一15作者简介王桂芝(1975一)，女.硕士生;赵长禄(1963一)，男.教授.万方数据第2期王桂芝等:汽油机工作过程数值仿真的研究进展不仅可以获得进气道、气门、缸内的结构参数以及油喷雾中燃油组分对喷雾发展的影响，发现在喷雾运行参数对缸内流动特性的影响，而且还可以得到中心有大量小油滴出现，

6、得到Hoffman等人的实验其内部流场的大量信息，为进气系统的改进提供可验证.Stanglmaier,Hall,Alger等人从实验角度，靠的依据.Lake,Han等人分别用VECTIS和修改的KIVA程1985年，W.Brandstatter等人进行了螺旋进序对喷油时刻和点火时刻的确定、喷雾锥角和贯穿气道产生的进气流动的实验和理论研究，给出了一距的优化选取等得出了有益的结论.孙勇用FIRE个准稳态速度分布，用作进气过程中缸内三维计算软件数值模拟缸内直喷式汽油机混合气形成与燃的边界条件[21;1990年，DaninelCHaworth进行烧，得出了有关燃烧室压力、喷雾锥角、喷雾贯穿了

7、进气道和汽缸(包括进气门)内的三维流动计算，距以及喷雾液滴SMD之间的相互关系，为GDI汽比较了一台简化的进气道一气门一汽缸几何形状上油机喷雾特性的研究提供了很有价值的信息〔’].的4种进气结构下的平均角动量、平均动能和湍动适用于发动机的两相喷雾模型有离散液滴模型能的发展，发现了涡流占优势和滚流占优势情况之(DDM)和连续液滴模型(CDM)两大类.正确建立间的显著差异[31;2003年，赵长禄等人三维数值液滴的碰撞、聚合、蒸发、破碎、湍流扩散和碰壁模拟了6