本书系统地介绍了内燃机计算燃烧学这一新兴学科的结构体系及其基本理论、模型和方法。全书分为7章，除基础知识外，分别论述了内燃机燃烧过程的4个基本子模型，即缸内湍流流动模型、燃油喷雾模型、燃烧与排放模型以及缸内传热模型；最后两章专门介绍了HCCI发动机的数学模拟以及相关的数值计算方法。本书第二版对原书进行了大幅的增补和修订，充分反映了当前国内外内燃机燃烧模拟研究的成就和全貌，有助于读者迅速进入该学科的前沿。

本书可作为内燃机、工程热物理、热能、化工、环境、冶金等专业硕士和博士研究生教材，也可供相关专业科研人员和工程技术人员使用。

全书仍分为7章。第1章未做变动，主要概括介绍内燃机计算燃烧学这一新兴分支学科的意义、特点、结构体系和基本控制方程。第2章介绍缸内湍流流动模型，较第一版主要加强了非线性代数应力模型、雷诺应力模型和大涡模拟方面的内容。第3、4章分别介绍燃油喷雾模型和燃烧与排放模型，也是本次修订的重点，两章的内容较第一版增加了将近一倍。这是因为喷雾模型和湍流燃烧模型是10年来本学科范围内发展最为迅速，成果最为丰硕的两个领域。其中，第3章主要增加了两相喷雾中油滴的运动特性及其传热与蒸发；详细讲述了油束分裂与雾化的各种模型；以及喷雾与固壁的相互作用模型。第4章首先是大幅扩充了有关湍流燃烧模型的论述。新增的内容主要有pdf模型、条件矩封闭模型(CMC)、层流小火焰模型(LFM)、代表性互动小火焰模型(RIF)、G方程模型和火焰面密度模型等。其次，以相当的篇幅讲述了碳烟排放模型，从简单的经验模型到详细的反应动力学模型以及相关的矩方法。第5章介绍缸内传热模型，原有内容未加变动，但补充了辐射传热的离散传递法和离散坐标法。第6章专题介绍HCCI发动机的数学模拟，整章都是新写的。其内容基本上与当前国际及国内的研究进展保持同步。第7章介绍数值计算方法，基本上保持原貌，只是补充了几种新的传热壁函数，并对KIVA程序的更新做了跟踪介绍。原第7章应用实例，因不再具有典型意义而全部删去。此外，对全书的名词术语按国家标准做了统一修改，如“无量纲”改称“量纲一”(部分章节保留原说法)，“分子量”改为“相对分子质量”等，请读者阅读时注意。

第1章 导论

1．1概述

1．2内燃机燃烧模型的发展和分类

1．3化学流体力学基本控制方程组

本章参考文献

第2章 内燃机缸内湍流流动模型

2．1湍流基础知识

2．1．1湍流的基本特征

2．1．2湍流统计理论的若干基本概念

2．2内燃机缸内湍流流动的特点

2．2．1缸内气体流动的演变过程

2．2．2内燃机中湍流的定义和描述

2．2．3缸内湍流的主要特点

2．3内燃机缸内湍流流动的数学模型

2．3．1雷诺方程和湍流黏性系数

2．3．2湍流黏性系数模型

2．3．3单方程模型——湍能的k方程模型

2．3．4双方程模型——k-ε模型

2．3．5雷诺应力模型(RSM)

2．3．6代数应力模型(ASM)

2．3．7非线性涡黏度模型(NL，EVM)

2．3．8湍流的大涡模拟(LES)和直接数值模拟(DNS)

2．3．9湍流的快速畸变理论(RDT)

2．3．10重整化群(RNG)方法在湍流模拟中的应用

2．4内燃机缸内湍流模型的展望

本章参考文献

第3章 燃油喷雾模型

3．1喷雾场的结构

3．1．1喷雾场的分区

3．1．2喷雾的近场特性

3．2气相射流模型

3．3油气两相模型

3．3．1连续液滴模型(CDM)

3．3．2离散液滴模型(DDM)

3．4两相喷雾的动力学和热力学过程

3．4．1油滴的阻力与变形

3．4．2油滴的传热与蒸发

3．4．3液滴的湍流扩散

3．4．4液滴的碰撞和聚合

3．5油束分裂及雾化模型

3．5．1液体射流分裂雾化的四种形态

3．5．2雾化机理研究概况

3．5．3液体射流分裂与雾化的线性稳定性分析

3．5．4液体射流分裂雾化的模型

3．6喷雾与固壁相互作用及其模拟

3．6．1液滴碰壁的各种形态

3．6．2碰壁液滴的计算模型

本章参考文献

第4章 内燃机燃烧与排放模型

4．1概述

4．2汽油机燃烧的零维和准维模型

4．2．1零维单区模型

4．2．2准维多区模型

4．2．3计算燃烧率的现象模型

4．2．4湍流火焰传播速度模型

4．3柴油机燃烧的零维和准维模型

4．3．1零维模型

4．3．2准维模型

4．4湍流燃烧模型

4．4．1湍流燃烧的平均反应率及相关矩封闭法

4．4．2基于湍流混合速率的方法

4．4．3特征时间模型

4．4．4概率密度函数方法

4．4．5湍流燃烧的层流小火焰模型

4．4．6湍流燃烧的条件矩封闭模型

4．4．7基于湍流火焰几何描述的模型

4．4．8湍流火焰传播的分形模型

4．5内燃机氮氧化物排放的模拟

4．5．1扩充的Zeldovich机理

4．5．2Hewson—Bollig机理(HB模型)

4．6碳烟排放模型

4．6．1概述

4．6．2经验模型

4．6．3半经验模型

4．6．4详细模型

本章参考文献

第5章 内燃机缸内传热模型

5．1引言

5．2经验和半经验传热模型

5．2．1计算对流传热系数的经验模型

5．2．2计算对流传热系数的半经验模型

5．2．3辐射传热的经验模型

5．3壁面对流换热的多区模型

5．4壁面对流换热的多维模型

5．5辐射传热的多区模型

5．5．1辐射传递方程的特点

5．5．2区域法概述

5．5．3区域法在缸内辐射传热中的应用

5．5．4其他多区辐射模型

5．6辐射传热的多维模型

5．6．1热流法(热通量法)

5．6．2泉特卡洛法

5．6．3球形谐波近似法

5．6．4离散传递一法

5．6．5离散坐标法

本章参考文献

第6章 均质压燃(HCCI)发动机的数学

模拟

6．1引言

6．2HCCI燃烧的化学反应动力学模型

6．2．1HCCI对反应动力学模型的基本要求

6．2．2详细的化学动力学模型

6．2．3简化的化学动力学模型及其构筑方法

6．2．4传统发动机燃烧的简化动力学模型

6．2．5HCCI燃烧的化学动力学模型

6．．3HCCI燃烧的零维和准维模型

6．3．1单区模型

6．3．2多区模型

6．4多维模型

6．4．1HCCI多维模型概述

6．4．2HCCI的随机反应器模型

6．4．3HCCI发动机的优化——遗传算法的应用

6．4．4多维反应动力学计算的列表存取法

6．5小结

本章参考文献

第7章 数值计算方法

7．1概述

7．2有限容积法

7．2．1差分方程的建立

7．2．2多变量耦合方程组的求解

7．2．3PISO算法和EPISO算法

7．3任意拉格朗日一欧拉法(ALE)

7．3．1离散化方法

7．3．2ALE方法的基本计算步骤

7．3．3稳定性条件

7．4初始条件和边界条件

7．4．1初始条件

7．4．2气阀边界条件

7．4．3处理湍流固壁边界的壁函数法

7．5KIVA-Ⅱ程序简介

7．5．1概述

7．5．2KIVA-Ⅱ的主要特点和功能

7．5．3KIVA-Ⅱ程序结构

7．5．4KIVA-3V程序简介

本章参考文献