內燃機計算燃燒學（第三版） 下載 mobi epub pdf 電子書 在線閱讀 2026

內容簡介

　　《內燃機計算燃燒學（第三版）》係統介紹內燃機計算燃燒學這一新興學科的結構體係及其基本理論、模型和方法。《內燃機計算燃燒學（第三版）》共8章，除基礎知識外，分彆論述內燃機燃燒過程的幾個基本子模型，即缸內湍流流動模型、燃油噴霧模型、燃燒模型、缸內傳熱模型、化學反應動力學模型以及排放模型；最後兩章專門介紹相關的數值計算方法和當今常用內燃機CFD軟件的計算模型及應用策略。《內燃機計算燃燒學（第三版）》第三版在第二版基礎上進行瞭較大幅度的增補和修訂，充分反映當前國內外內燃機燃燒模擬的成就和進展，包括著者團隊的研究成果，有助於讀者迅速進入該學科的前沿。
　　《內燃機計算燃燒學（第三版）》可作為內燃機、工程熱物理、熱能、化工、環境、冶金等專業碩士和博士研究生教材或參考書，也可供相關專業科研人員和工程技術人員使用。

內頁插圖

目錄

第三版前言
第二版前言（摘錄）

第1章 導論
1．1 概述
1．2 內燃機燃燒模型的發展和分類
1．3 化學流體力學基本控製方程組
本章參考文獻

第2章 內燃機缸內湍流流動模型
2．1 湍流基礎知識
2．1．1 湍流的基本特徵
2．1．2 湍流統計理論的若乾基本概念
2．2 內燃機缸內湍流流動的特點
2．2．1 缸內氣體流動的演變過程
2．2．2 內燃機中湍流的定義和描述
2．2．3 缸內湍流的主要特點
2．3 內燃機缸內湍流流動的數學模型
2．3．1 雷諾方程和湍流黏性係數
2．3．2 湍流黏性係數模型
2．3．3 單方程模型——湍能的k方程模型
2．3．4 雙方程模型——k-ε模型
2．3．5 k-ε模型的發展
2．3．6 重整化群（RNG）方法在湍流模擬中的應用
2．3．7 雷諾應力模型（RSM）
2．3．8 代數應力模型（ASM）
2．3．9 非綫性渦黏度模型（NLEVM）
2．3．10 湍流的大渦模擬（LES）
2．3．11 湍流的直接數值模擬
2．4 湍流的快速畸變理論
2．5 本徵正交分解（POD）方法在湍流分析中的應用
2．5．1 POD數學方法
2．5．2 POD流場四分解
本章參考文獻

第3章 燃油噴霧模型
3．1 噴霧場的結構
3．1．1 噴霧場的分區
3．1．2 噴霧的近場特性
3．2 氣相射流模型
3．3 油氣兩相模型
3．3．1 連續液滴模型（CDM）
3．3．2 離散液滴模型（DDM）
3．4 兩相噴霧的動力學和熱力學過程
3．4．1 油滴的阻力與變形
3．4．2 油滴的傳熱與蒸發
3．4．3 液滴的湍流擴散
3．4．4 液滴的碰撞和聚閤
3．5 油束分裂及霧化模型
3．5．1 液體射流分裂霧化的四種形態
3．5．2 霧化機理研究概況
3．5．3 液體射流分裂與霧化的綫性穩定性分析
3．6 液體射流分裂霧化的模型
3．6．1 Kelvin-Helmholtz（K-H）模型
3．6．2 Rayleigh-Taylor（R-T）模型
3．6．3 TAB模型
3．6．4 ETAB模型
3．6．5 ELSA模型
3．6．6 油束分裂及霧化的直接數值模擬
3．7 考慮噴孔影響的模型
3．7．1 噴孔內的空化現象
3．7．2 空化模型
3．7．3 組閤模型
3．8 噴霧與固壁相互作用及其模擬
3．8．1 液滴碰壁的各種形態
3．8．2 碰壁液滴的計算模型
3．9 跨臨界／超臨界噴霧概述
本章參考文獻

第4章 內燃機燃燒與排放模型
第5章 內燃機缸內傳熱模型
第6章 化學反應動力學機理與排放模型
第7章 數值計算方法
第8章 常用內燃機CFD軟件計算模型及使用指南

前言/序言

　　自本書第二版問世以來，又是整整十年瞭。作為一個蓬勃發展的學科，十年的經驗積纍和長足進展使本書的再次修訂成為必要。在本次修訂之際，我們的指導思想較前兩版有所調整，即在保證本書內容的係統性和先進性的前提下，不再追求取材的全麵和新穎。實踐證明，要想把內燃機燃燒模擬領域內的所有新成果都納入一本書中，既是不可能的，也是不實用的。因此我們遵循的原則是，一方麵，在國內外本領域的海量文獻中，僅選取那些經過實踐的考驗，具有旺盛的生命力並得到廣泛應用的成果（具體而言，即在SCI等檢索係統中得到大量引用）加以介紹；另一方麵，作為一部專著，應充分反映著者本人及其研究團隊近年所取得的成果與進展。
　　新版的全書篇幅與第二版相當，共8章。第1章導論基本未做改動。第2章介紹缸內湍流流動模型，較第二版主要補充瞭k-ε模型的發展，特彆是大大充實瞭大渦模擬和直接數值模擬方麵的內容；同時，新增瞭本徵正交分解方法的介紹。第3章燃油噴霧模型，主要在油束分裂及霧化模型中增加瞭ELSA模型，以及霧化過程的直接數值模擬；同時在空化模型中補充瞭KH-ACT模型，噴霧與固壁的相互作用模型中增加瞭適用於PCCI發動機的一個碰壁模型。此外還增加瞭作為當前學科發展前沿的跨臨界／超臨界噴霧的概述。第4章燃燒模型，主要大幅擴充瞭EDC模型的論述，並新增瞭EFCM-32模型的介紹。同時，從準維模型和湍流燃燒的PDF模型中刪除瞭部分相對陳舊的內容。第5章傳熱模型做瞭大幅刪減，主要刪除瞭有關區域法、熱流法和濛特卡羅法的介紹，因這些內容在其他書中均可找到。唯一新增的內容是壁麵對流換熱的共軛傳熱法。第6章有重要變動，標題也從“HCCI發動機的數學模擬”改為“化學反應動力學機理與排放模型”，這是因為HCCI發動機模擬的關鍵問題就是反應機理的構建，而且近年來，新概念發動機已經從HCCI擴展到PCCI、RCCI等多種形式，單獨針對HCCI的數學模擬未免局限。鑒於此，原有關HCCI各類模型及優化的內容全部刪除。簡化的化學動力學模型及其構建方法中增加瞭直接關係圖法；同時，用較大的篇幅講述著者團隊發展的構建骨架機理的解耦法。此外，原安排在第4章的排放模型移到第6章，因為排放物形成與氧化主要是反應動力學問題。其中多組分燃料的碳煙模型一小節是新寫的。第7章數值計算方法中主要刪除瞭關於有限容積法和KIVA程序的介紹，其他未做變動。與此同時，本版新增加瞭第8章，主要根據讀者意見，麵嚮數值計算實際應用，總結歸納瞭各種CFD軟件及相關計算模型的特點及其選取、有關模型參數的設置等大量信息，相信對讀者會有較大的參考價值。希望這些修訂能夠提高本書的理論參考價值和實用性。

《內燃機計算燃燒學（第三版）》 概述 《內燃機計算燃燒學（第三版）》是一部深入探討內燃機燃燒過程數值模擬與理論計算的專業著作。本書旨在為讀者提供一個全麵、係統且具有前瞻性的理論框架與實踐指導，幫助工程師、研究人員及相關領域學生掌握先進的計算燃燒學技術，並將其有效地應用於內燃機設計、優化與性能分析之中。 核心內容 本書的第三版在繼承前兩版優秀內容的基礎上，進行瞭全麵的更新與拓展，緊密結閤當前內燃機技術發展的最新動態和計算科學的進步。其核心內容涵蓋以下幾個主要方麵： 一、 燃燒化學動力學基礎 詳細的反應機理構建與簡化： 深入解析復雜碳氫化閤物的燃燒過程，介紹如何構建詳細的化學反應機理，並闡述各種簡化方法的原理與適用性。這包括對不同燃料（如汽油、柴油、天然氣、生物燃料等）燃燒特性的機理描述，以及如何根據計算需求選擇閤適的機理。 關鍵反應路徑分析： 重點關注決定燃燒速率、汙染物生成（如NOx、CO、碳煙）以及爆震等現象的關鍵反應路徑。通過對這些路徑的深入理解，為後續的計算模型奠定基礎。 最新化學動力學數據庫與工具介紹： 介紹當前主流的化學動力學數據庫（如CHEMKIN、GRI-MECH等）及其使用方法，以及相關軟件工具在機理生成與管理中的應用。 二、 湍流與燃燒的耦閤模擬 湍流模型精講： 詳細闡述適用於內燃機復雜流動環境的各種湍流模型，包括RANS（雷諾平均納維-斯托剋斯）、LES（大渦模擬）和DNS（直接數值模擬）等。重點分析其在模擬高雷諾數、強鏇流以及流動分離等復雜流動現象下的優缺點。 湍流-燃燒相互作用模型： 深入探討湍流與化學反應之間復雜的相互作用。詳細介紹多種湍流-燃燒模型，如EDC（有限速率化學反應擴散模型）、PDF（概率密度函數）方法、捲積模型等，分析它們在模擬火焰傳播、火焰熄滅、湍流強度影響下的燃燒速率變化等方麵的能力。 多相流與燃燒耦閤： 針對噴霧燃燒、液滴蒸發與燃燒等復雜過程，詳細介紹多相流模型的構建方法，包括歐拉-歐拉、歐拉-拉格朗日等方法，以及它們與燃燒模型的耦閤策略。 三、 數值方法與算法 求解器與離散化技術： 詳細介紹求解Navier-Stokes方程、能量方程、組分輸運方程等基礎方程的數值離散化技術，如有限體積法、有限差分法等，並討論不同時間推進格式的特點。 網格生成與自適應網格技術： 強調網格質量對計算精度的重要性。介紹高質量網格的生成方法，以及在燃燒過程中利用自適應網格加密（AMR）技術來提高計算效率和精度。 高效計算技術： 介紹並行計算、GPU加速等技術在大型燃燒模擬中的應用，幫助讀者實現更大規模、更長時間尺度的燃燒模擬。 四、 汙染物生成與控製的計算模擬 NOx生成機理與模型： 詳細介紹Thermal NOx、Prompt NOx、Fuel NOx等主要NOx生成途徑，以及相應的化學動力學模型和基於CFD的模擬方法。 碳煙生成與氧化模型： 深入分析碳煙的成核、生長、凝並和氧化過程，介紹不同的碳煙模型，並探討如何在CFD模擬中實現碳煙的預測。 燃燒過程中的其他汙染物： 涵蓋CO、未燃碳氫化閤物（UHC）等汙染物的生成機理與模擬方法。 汙染物控製技術的計算分析： 介紹如何利用計算模擬來評估和優化如EGR（廢氣再循環）、SCR（選擇性催化還原）、DPF（柴油顆粒過濾器）等汙染物控製技術的效果。 五、 爆震與高壓失穩現象的模擬 爆震機理的化學動力學解釋： 深入分析爆震的觸發機製，包括自燃延遲時間的模型化和化學動力學在其中的作用。 爆震波的數值模擬： 介紹如何利用高精度數值格式和閤適的網格策略來捕捉爆震波的形成與傳播。 失穩燃燒的模擬： 探討在特定工況下可能齣現的燃燒失穩現象，並介紹相關的數值模擬方法。 六、 計算流體力學（CFD）軟件的應用與開發 主流CFD軟件的應用指南： 介紹在內燃機領域廣泛應用的CFD軟件（如ANSYS Fluent, STAR-CCM+, CONVERGE等）在燃燒模擬方麵的具體應用技巧和設置參數。 用戶自定義函數（UDF）與模型開發： 講解如何通過編寫用戶自定義函數或開發新的模型來擴展現有CFD軟件的功能，以滿足特定研究需求。 模型驗證與不確定性分析： 強調計算結果的可靠性。介紹如何通過實驗數據進行模型驗證，以及如何對計算模型的不確定性進行量化分析。 七、 前沿研究方嚮與未來展望 機器學習與人工智能在燃燒模擬中的應用： 探討如何利用機器學習技術來加速化學動力學計算、優化湍流模型、預測燃燒現象等。 多物理場耦閤模擬： 展望多物理場（如流體-熱-化學-結構）耦閤模擬在更復雜內燃機係統分析中的應用。 清潔能源與下一代內燃機： 關注氫燃料、閤成燃料等新型燃料在內燃機中的燃燒特性模擬，以及對下一代高效、低排放內燃機的設計指導。 本書特點 理論與實踐相結閤： 既有紮實的理論基礎，又有貼近實際工程應用的計算方法。 內容全麵且深入： 覆蓋內燃機計算燃燒學的各個重要方麵，並對關鍵技術進行深入剖析。 緊跟時代前沿： 引入最新的研究進展和計算技術，為讀者提供前瞻性的視野。 邏輯清晰，結構嚴謹： 內容組織有序，章節之間銜接自然，便於讀者循序漸進地學習。 麵嚮多層次讀者： 既適閤有一定基礎的工程師和研究人員，也為初學者提供瞭學習的路徑。 目標讀者 內燃機研發工程師 汽車工程、動力工程、熱能工程等相關專業的在讀研究生和博士生 從事燃燒學、計算流體力學研究的科研人員 對內燃機燃燒過程數值模擬感興趣的技術人員