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內(nèi)容簡介

　　內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬是計(jì)算流體力學(xué)在內(nèi)燃機(jī)領(lǐng)域里的延伸，這一新技術(shù)正快速發(fā)展并成為現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)研究與開發(fā)不可缺少的手段?！秲?nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬與優(yōu)化》一書介紹了內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬及優(yōu)化的基本理論和*新進(jìn)展。主要內(nèi)容分三個(gè)部分：第一，內(nèi)燃機(jī)燃燒過程的基本理論和數(shù)值模擬的基本數(shù)學(xué)描述；第二，內(nèi)燃機(jī)中湍流、噴霧、燃燒和污染物生成等現(xiàn)象的物理化學(xué)模型；第三，數(shù)值模擬在內(nèi)燃機(jī)燃燒系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)優(yōu)化中的應(yīng)用。《內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬與優(yōu)化》在理論上反映了近年來在數(shù)值模型方面取得的主要研究成果，內(nèi)容側(cè)重體現(xiàn)模型的實(shí)用性；在應(yīng)用方面，結(jié)合作者在此領(lǐng)域長期的研究成果和經(jīng)驗(yàn)積累，給出了許多針對(duì)新型發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵設(shè)計(jì)問題的優(yōu)化應(yīng)用實(shí)例。

作者簡介

　　韓志玉本書作者在20世紀(jì)90年代初在美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校發(fā)動(dòng)機(jī)研究中心（ERC）攻讀博士學(xué)位，并開始進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬領(lǐng)域，在內(nèi)燃機(jī)湍流、傳熱、噴霧破碎、噴霧碰壁等方面提出了一些原創(chuàng)性物理模型，并得到了較為廣泛的應(yīng)用。作者在美國福特汽車公司福特研究實(shí)驗(yàn)室（FRL）工作時(shí)，與團(tuán)隊(duì)一起開發(fā)了公司內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)多維模型MESIM的前期版本，建立了公司內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒CFD前置設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法，把數(shù)值模擬技術(shù)應(yīng)用于直噴汽油機(jī)等新型燃燒技術(shù)的研究與開發(fā)中，并取得了很好的成果。回國后，作者在湖南大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)指導(dǎo)研究生，繼續(xù)開展內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬方面的理論研究和企業(yè)應(yīng)用推廣工作。本書體現(xiàn)了作者在內(nèi)燃機(jī)數(shù)值模擬領(lǐng)域里的研究成果和經(jīng)驗(yàn)積累。本書作者的研究成果也連續(xù)多年使其位居愛思唯爾高被引科學(xué)家之列。

圖書目錄

目錄

前言
主要縮寫用詞
主要符號(hào)定義
第1章緒論……1
1.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的近期發(fā)展與未來展望……2
1.2 內(nèi)燃機(jī)多維數(shù)值模擬的作用……9
參考文獻(xiàn)……14
第2章內(nèi)燃機(jī)燃燒的基本理論……19
2.1 熱力過程分析……19
2.2 汽油機(jī)的混合氣形成和燃燒……26
2.3 柴油機(jī)燃燒……35
2.4 先進(jìn)的低溫燃燒概念……39
參考文獻(xiàn)……46
第3章噴霧化學(xué)反應(yīng)流體的數(shù)學(xué)描述……50
3.1 控制方程和噴霧方程……50
3.1.1 氣相控制方程……50
3.1.2 噴霧方程……52
3.2 數(shù)值計(jì)算方法……54
3.3 邊界條件……57
3.3.1 一般性描述……57
3.3.2 速度對(duì)數(shù)壁函數(shù)……59
3.3.3 溫度壁函數(shù)和壁面?zhèn)鳠帷?1
參考文獻(xiàn)……66
第4章內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流……69
4.1 往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)的湍流特性……69
4.1.1 缸內(nèi)流動(dòng)……69
4.1.2 湍流尺度……74
4.2 雷諾平均(RANS)方法和經(jīng)典k-ε模型……79
4.2.1 RANS方法……79
4.2.2 經(jīng)典k-ε模型……81
4.3 重整化群(RNG)k-ε模型……83
4.3.1 RNG方法……83
4.3.2 變密度流體RNGk-ε模型……85
4.3.3 RNGk-ε模型的其它變形……90
4.4 大渦模擬(LES)…… 91
4.4.1 LES方法和亞網(wǎng)格模型……91
4.4.2 內(nèi)燃機(jī)模擬示例……96
參考文獻(xiàn)……104
第5章燃油噴霧……110
5.1 一般性描述……110
5.1.1 多維噴霧模擬……110
5.1.2 噴霧的結(jié)構(gòu)參數(shù)……113
5.2 燃油破碎霧化……116
5.2.1 燃油噴射的數(shù)值處理……116
5.2.2 液柱射流的破碎霧化……118
5.2.3 液膜的破碎霧化……122
5.3 油滴動(dòng)力學(xué)……128
5.3.1 二次破碎……128
5.3.2 碰撞和聚合……131
5.3.3 運(yùn)動(dòng)阻力?變形和湍流擴(kuò)散……134
5.4 燃油蒸發(fā)……135
5.4.1 單組分蒸發(fā)模型……135
5.4.2 多組分蒸發(fā)模型……139
5.5 噴霧碰壁現(xiàn)象……145
5.5.1 噴霧碰壁的形態(tài)……146
5.5.2 碰壁結(jié)果的模型……151
5.5.3 壁面油膜動(dòng)力學(xué)與傳熱……160
參考文獻(xiàn)……170
第6章燃燒與污染物生成……179
6.1 概述……179
6.2 特征時(shí)間模型……182
6.2.1 模型構(gòu)建……182
6.2.2 柴油機(jī)燃燒模擬……184
6.3 小火焰面方法……188
6.3.1 水平集G方程……189
6.3.2 火花點(diǎn)燃發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模擬……191
6.4 亞網(wǎng)格直接化學(xué)反應(yīng)方法……194
6.4.1 方法描述……194
6.4.2 均質(zhì)壓燃(HCCI)燃燒模擬……198
6.5 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理及簡化……201
6.6 點(diǎn)火和著火模型……205
6.6.1 火花點(diǎn)燃……205
6.6.2 壓縮著火……207
6.7 氮氧化物和碳煙排放的生成模型……208
參考文獻(xiàn)……214
第7章優(yōu)化直噴汽油機(jī)燃燒……222
7.1 先進(jìn)的燃燒開發(fā)方法……222
7.1.1 模擬引導(dǎo)的方法……222
7.1.2 優(yōu)化算法概述……228
7.2 常用的內(nèi)燃機(jī)計(jì)算流體力學(xué)程序和軟件……229
7.3 直噴汽油機(jī)的噴霧刻畫……231
7.4 壁面引導(dǎo)直噴系統(tǒng)的油氣混合……240
7.4.1 均勻混合氣的形成……240
7.4.2 分層混合氣的形成……248
7.5 燃油濕壁與碳煙及碳?xì)渑欧拧?54
7.6 噴霧引導(dǎo)直噴系統(tǒng)和增壓直噴系統(tǒng)的油氣混合……261
參考文獻(xiàn)……270
第8章優(yōu)化柴油機(jī)和替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒……275
8.1 直噴柴油機(jī)……275
8.1.1 降低排放的燃油多次噴射……275
8.1.2 螺旋氣道和燃燒室形狀……284
8.1.3 冷起動(dòng)的排放……288
8.2 替代燃料發(fā)動(dòng)機(jī)……293
8.2.1 火花點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)……295
8.2.2 天然氣-柴油雙燃料RCCI燃燒……301
8.2.3 生物柴油的燃燒與NOx排放……309
參考文獻(xiàn)……312