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第1章　导论1

1.1　概述1

1.2 内燃机燃烧模型的发展和分类2

1.3　化学流体力学基本控制方程组3

本章参考文献5

第2章　内燃机缸内湍流流动模型6

2.1　湍流基础知识6

2.1.1 湍流的基本特征6

2.1.2 湍流统计理论的若干基本概念7

2.2 内燃机缸内湍流流动的特点14

2.2.1　缸内气体流动的演变过程14

2.2.2 内燃机中湍流的定义和描述15

2.2.3　缸内湍流的主要特点17

2.3　内燃机缸内湍流流动的数学模型20

2.3.1 雷诺方程和湍流黏性系数20

2.3.2　湍流黏性系数模型21

2.3.3 单方程模型——湍能的k方程模型24

2.3.4　双方程模型——k-ε模型27

2.3.5　雷诺应力模型（RSM）31

2.3.6　代数应力模型（ASM）39

2.3.7　非线性涡黏度模型（NLEVM）41

2.3.8　湍流的大涡模拟（LES）和直接数值模拟（DNS）46

2.3.9　湍流的快速畸变理论（RDT）52

2.3.10　重整化群（RNG）方法在湍流模拟中的应用57

2.4　内燃机缸内湍流模型的展望61

本章参考文献63

第3章　燃油喷雾模型65

3.1　喷雾场的结构65

3.1.1　喷雾场的分区66

3.1.2　喷雾的近场特性67

3.2　气相射流模型68

3.3　油气两相模型69

3.3.1　连续液滴模型（CDM）69

3.3.2 离散液滴模型（DDM）73

3.4　两相喷雾的动力学和热力学过程77

3.4.1 油滴的阻力与变形77

3.4.2　油滴的传热与蒸发79

3.4.3　液滴的湍流扩散82

3.4.4　液滴的碰撞和聚合84

3.5　油束分裂及雾化模型86

3.5.1 液体射流分裂雾化的四种形态86

3.5.2　雾化机理研究概况88

3.5.3　液体射流分裂与雾化的线性稳定性分析92

3.5.4　液体射流分裂雾化的模型105

3.6　喷雾与固壁相互作用及其模拟125

3.6.1　液滴碰壁的各种形态125

3.6.2　碰壁液滴的计算模型127

本章参考文献133

第4章 内燃机燃烧与排放模型136

4.1　概述136

4.2　汽油机燃烧的零维和准维模型137

4.2.1　零维单区模型137

4.2.2　准维多区模型138

4.2.3　计算燃烧率的现象模型140

4.2.4　湍流火焰传播速度模型148

4.3　柴油机燃烧的零维和准维模型151

4.3.1　零维模型151

4.3.2　准维模型156

4.4　湍流燃烧模型168

4.4.1 湍流燃烧的平均反应率及相关矩封闭法169

4.4.2　基于湍流混合速率的方法171

4.4.3　特征时间模型173

4.4.4　概率密度函数方法176

4.4.5　湍流燃烧的层流小火焰模型185

4.4.6　湍流燃烧的条件矩封闭模型193

4.4.7 基于湍流火焰几何描述的模型195

4.4.8 湍流火焰传播的分形模型200

4.5　内燃机氮氧化物排放的模拟210

4.5.1　扩充的Zeldovich机理210

4.5.2　Hewson-Bollig机理（HB模型）212

4.6　碳烟排放模型215

4.6.1　概述215

4.6.2　经验模型216

4.6.3　半经验模型219

4.6.4　详细模型226

本章参考文献236

第5章 内燃机缸内传热模型242

5.1　引言242

5.2　经验和半经验传热模型243

5.2.1 计算对流传热系数的经验模型243

5.2.2　计算对流传热系数的半经验模型244

5.2.3　辐射传热的经验模型247

5.3　壁面对流换热的多区模型249

5.4　壁面对流换热的多维模型251

5.5　辐射传热的多区模型255

5.5.1　辐射传递方程的特点255

5.5.2　区域法概述256

5.5.3 区域法在缸内辐射传热中的应用259

5.5.4　其他多区辐射模型266

5.6　辐射传热的多维模型268

5.6.1 热流法（热通量法）268

5.6.2　蒙特卡洛法271

5.6.3　球形谐波近似法276

5.6.4　离散传递法277

5.6.5　离散坐标法279

本章参考文献281

第6章 均质压燃（HCCI）发动机的数学模拟283

6.1　引言283

6.2　HCCI燃烧的化学反应动力学模型283

6.2.1　HCCI对反应动力学模型的基本要求284

6.2.2　详细的化学动力学模型284

6.2.3 简化的化学动力学模型及其构筑方法287

6.2.4　传统发动机燃烧的简化动力学模型298

6.2.5　HCCI燃烧的化学动力学模型299

6.3　HCCI燃烧的零维和准维模型307

6.3.1　单区模型308

6.3.2　多区模型311

6.4　多维模型313

6.4.1　HCCI多维模型概述313

6.4.2　HCCI的随机反应器模型316

6.4.3　HCCI发动机的优化——遗传算法的应用318

6.4.4　多维反应动力学计算的列表存取法321

6.5　小结326

本章参考文献327

第7章　数值计算方法332

7.1　概述332

7.2　有限容积法334

7.2.1　差分方程的建立334

7.2.2 多变量耦合方程组的求解344

7.2.3　PISO算法和EPISO算法352

7.3　任意拉格朗日-欧拉法（ALE）358

7.3.1　离散化方法359

7.3.2　ALE方法的基本计算步骤360

7.3.3　稳定性条件365

7.4　初始条件和边界条件365

7.4.1　初始条件365

7.4.2　气阀边界条件366

7.4.3　处理湍流固壁边界的壁函数法368

7.5　KIVA-Ⅱ程序简介374

7.5.1　概述374

7.5.2　KIVA-Ⅱ的主要特点和功能375

7.5.3　KIVA-Ⅱ程序结构376

7.5.4　KIVA-3V程序简介378

本章参考文献379