四气门汽油机进气与压缩过程缸内流场的大涡模拟

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1、第31卷第3期内燃机工程Vol

2、31No．32010年6月ChineseInternaiCombustionEngineEngineeringJune．2010文章编号：1000-0925(2010)03-0048-04310054四气门汽油机进气与压缩过程缸内流场的大涡模拟曾文，宋崇林(1．沈阳航空工业学院动力与能源工程学院，沈阳110136；2．天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室，天津300072)Large—EddySimulationofTurbulentFlowintheIntakeandCompressionStrokesofFour—ValveGaso

3、lineEngineZENGWen，SONGChong-lin。(1．SchoolofEngineandEnergyEngineering，ShenyangInstituteofAeronauticalEngineering，Shenyang110136，China；2．StateKeyLaboratoryofEngines，TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：ByamendingtheengineCFDpackage(KIVA一3V)，thelarge—eddysimulation(LES)modelOfi

4、n—cylindercoldstateflowfieldforinternalcombustionenginewasbuiltup．Theturbulentflowfieldsintheintakeandcompressionstrokesofafour—valvegasolineengineweresimulatedbyusingthismode1．Incomparingthecomputationa1resultswiththeobtainedusing肛￡model，itisfoundthattheresultsoftheLESmodelexhibitmore

5、complexturbulentstructure．Evidently，theLESmodelcancapturealargenumberofirregularsmall—scalevorticalstructureandthecoherentIarge-scalevortieaIstructure，butthe￡modelcannotUSually．摘要：通过修改发动机多维CFD计算程序KIVA一3V，建立了内燃机缸内冷态流场的大涡模拟(LES)计算模型。利用此模型对4气门汽油机进气与压缩过程中缸内流场进行了详细分析，并与￡模型进行了比较。研究结果表明：与采用肛￡

6、模型计算时相比，采用LES计算时显示了更为复杂的湍流结构；采用LES计算时除了能够得到有序的大尺度涡团结构外，还能捕捉到大量不规则的小涡团结构，而采用￡模型计算时基本上捕捉不到不规则的小涡团结构。关键词：内燃机；湍流；大涡模拟；涡团结构；k-e模型Keywords：ICengine；turbulentflow；1arge—eddysimulation(LES)；vortiealstructure；k-emodel中图分类号：TK411．2文献标识码：A的缸内流动是一个包括湍流剪切层、边界层和回流0概述区的复杂结构，既具有高度的不定常性，又具有逐个内燃机缸内空气运动对

7、混合气的形成和燃烧过循环变化的高度随机性。在实际发动机的进气和压程有决定性影响，因而也影响着发动机的动力性、经缩过程中，气缸内往往还存在着旋流、挤流和滚流等济性、燃烧噪声和有害废气的排放。组织良好的缸大尺度运动，使流场结构和湍流特性更加复杂化[1]。内空气运动对提高汽油机的火焰传播速率，降低燃在以往的研究中，对内燃机缸内流场的数值模拟较烧循环变动，适应稀燃或层燃有重要意义。内燃机多地采用e模型或RNG肛e模型，随着计算机技收稿日期：2008—11·17基金项目：国家自然科学基金资助项目(50906059)；中国博士后科学基金项目(20080430733)作者简介：曾

8、文(1977一)，男。副教授，博士后，主要研究方向为内燃机工作过程数值计算，E—mail：zengwen928@sohu．tom。2010年第3期内燃机工程术的发展，在国外对内燃机缸内流场的大涡模拟亚网格应力张量z-。可由肛尼z模型进行模化：(LES)得到了广泛的开展j。通过对内燃机的进r=一2(Sij—l／3SkkSi)+2／3~k(5)气和压缩过程进行大涡模拟计算后发现：运用LES进行计算时进气与压缩过程中湍流的产生及耗散过—C(足g)。Z(6)程与试验结果非常吻合]。近年来，国内相继开展+sg·s唧sg+了湍流流动与燃烧过程的大涡模拟研究[7]，但至今⋯为