內(nèi)燃機(jī)計(jì)算燃燒學(xué)（第三版）
《內(nèi)燃機(jī)計(jì)算燃燒學(xué)（第三版）》系統(tǒng)介紹內(nèi)燃機(jī)計(jì)算燃燒學(xué)這一新興學(xué)科的結(jié)構(gòu)體系及其基本理論、模型和方法�！秲�(nèi)燃機(jī)計(jì)算燃燒學(xué)（第三版）》共8章，除基礎(chǔ)知識(shí)外，分別論述內(nèi)燃機(jī)燃燒過程的幾個(gè)基本子模型，即缸內(nèi)湍流流動(dòng)模型、燃油噴霧模型、燃燒模型、缸內(nèi)傳熱模型、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型以及排放模型；最后兩章專門介紹相關(guān)的數(shù)值計(jì)算方法和當(dāng)今常用內(nèi)燃機(jī)CFD軟件的計(jì)算模型及應(yīng)用策略。《內(nèi)燃機(jī)計(jì)算燃燒學(xué)（第三版）》第三版在第二版基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大幅度的增補(bǔ)和修訂，充分反映當(dāng)前國內(nèi)外內(nèi)燃機(jī)燃燒模擬的成就和進(jìn)展，包括著者團(tuán)隊(duì)的研究成果，有助于讀者迅速進(jìn)入該學(xué)科的前沿。
《內(nèi)燃機(jī)計(jì)算燃燒學(xué)（第三版）》可作為內(nèi)燃機(jī)、工程熱物理、熱能、化工、環(huán)境、冶金等專業(yè)碩士和博士研究生教材或參考書，也可供相關(guān)專業(yè)科研人員和工程技術(shù)人員使用。
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自本書第二版問世以來，又是整整十年了。作為一個(gè)蓬勃發(fā)展的學(xué)科，十年的經(jīng)驗(yàn)積累和長足進(jìn)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(dǎo)思想較前兩版有所調(diào)整，即在保證本書內(nèi)容的系統(tǒng)性和先進(jìn)性的前提下，不再追求取材的全面和新穎。實(shí)踐證明，要想把內(nèi)燃機(jī)燃燒模擬領(lǐng)域內(nèi)的所有新成果都納入一本書中，既是不可能的，也是不實(shí)用的。因此我們遵循的原則是，一方面，在國內(nèi)外本領(lǐng)域的海量文獻(xiàn)中，僅選取那些經(jīng)過實(shí)踐的考驗(yàn)，具有旺盛的生命力并得到廣泛應(yīng)用的成果（具體而言，即在SCI等檢索系統(tǒng)中得到大量引用）加以介紹；另一方面，作為一部專著，應(yīng)充分反映著者本人及其研究團(tuán)隊(duì)近年所取得的成果與進(jìn)展。
新版的全書篇幅與第二版相當(dāng)，共8章。第1章導(dǎo)論基本未做改動(dòng)。第2章介紹缸內(nèi)湍流流動(dòng)模型，較第二版主要補(bǔ)充了k-ε模型的發(fā)展，特別是大大充實(shí)了大渦模擬和直接數(shù)值模擬方面的內(nèi)容；同時(shí)，新增了本征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了ELSA模型，以及霧化過程的直接數(shù)值模擬；同時(shí)在空化模型中補(bǔ)充了KH-ACT模型，噴霧與固壁的相互作用模型中增加了適用于PCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)碰壁模型。此外還增加了作為當(dāng)前學(xué)科發(fā)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(kuò)充了EDC模型的論述，并新增了EFCM-32模型的介紹。同時(shí)，從準(zhǔn)維模型和湍流燃燒的PDF模型中刪除了部分相對(duì)陳舊的內(nèi)容。第5章傳熱模型做了大幅刪減，主要?jiǎng)h除了有關(guān)區(qū)域法、熱流法和蒙特卡羅法的介紹，因這些內(nèi)容在其他書中均可找到。唯一新增的內(nèi)容是壁面對(duì)流換熱的共軛傳熱法。第6章有重要變動(dòng)，標(biāo)題也從“HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模擬”改為“化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理與排放模型”，這是因?yàn)镠CCI發(fā)動(dòng)機(jī)模擬的關(guān)鍵問題就是反應(yīng)機(jī)理的構(gòu)建，而且近年來，新概念發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)從HCCI擴(kuò)展到PCCI、RCCI等多種形式，單獨(dú)針對(duì)HCCI的數(shù)學(xué)模擬未免局限。鑒于此，原有關(guān)HCCI各類模型及優(yōu)化的內(nèi)容全部刪除。簡化的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型及其構(gòu)建方法中增加了直接關(guān)系圖法；同時(shí)，用較大的篇幅講述著者團(tuán)隊(duì)發(fā)展的構(gòu)建骨架機(jī)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?yàn)榕欧盼镄纬膳c氧化主要是反應(yīng)動(dòng)力學(xué)問題。其中多組分燃料的碳煙模型一小節(jié)是新寫的。第7章數(shù)值計(jì)算方法中主要?jiǎng)h除了關(guān)于有限容積法和KIVA程序的介紹，其他未做變動(dòng)。與此同時(shí)，本版新增加了第8章，主要根據(jù)讀者意見，面向數(shù)值計(jì)算實(shí)際應(yīng)用，總結(jié)歸納了各種CFD軟件及相關(guān)計(jì)算模型的特點(diǎn)及其選取、有關(guān)模型參數(shù)的設(shè)置等大量信息，相信對(duì)讀者會(huì)有較大的參考價(jià)值。希望這些修訂能夠提高本書的理論參考價(jià)值和實(shí)用性。
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目錄
第三版前言
第二版前言(摘錄)
第1章導(dǎo)論1
1.1概述1
1.2內(nèi)燃機(jī)燃燒模型的發(fā)展和分類2
1.3化學(xué)流體力學(xué)基本控制方程組3
本章參考文獻(xiàn)5
第2章內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)模型7
2.1湍流基礎(chǔ)知識(shí)7
2.1.1湍流的基本特征7
2.1.2湍流統(tǒng)計(jì)理論的若干基本概念9
2.2內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)的特點(diǎn)18
2.2.1缸內(nèi)氣體流動(dòng)的演變過程18
2.2.2內(nèi)燃機(jī)中湍流的定義和描述19
2.2.3缸內(nèi)湍流的主要特點(diǎn)21
2.3內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)湍流流動(dòng)的數(shù)學(xué)模型25
2.3.1雷諾方程和湍流黏性系數(shù)25
2.3.2湍流黏性系數(shù)模型27
2.3.3單方程模型——湍能的k方程模型29
2.3.4雙方程模型——k-ε模型33
2.3.5k-ε模型的發(fā)展38
2.3.6重整化群(RNG)方法在湍流模擬中的應(yīng)用40
2.3.7雷諾應(yīng)力模型(RSM)46
2.3.8代數(shù)應(yīng)力模型(ASM)54
2.3.9非線性渦黏度模型(NLEVM)55
2.3.10湍流的大渦模擬(LES)62
2.3.11湍流的直接數(shù)值模擬73
2.4湍流的快速畸變理論74
2.5本征正交分解（POD）方法在湍流分析中的應(yīng)用80
2.5.1POD數(shù)學(xué)方法81
2.5.2POD流場四分解82
本章參考文獻(xiàn)84
第3章燃油噴霧模型89
3.1噴霧場的結(jié)構(gòu)89
3.1.1噴霧場的分區(qū)90
3.1.2噴霧的近場特性91
3.2氣相射流模型92
3.3油氣兩相模型94
3.3.1連續(xù)液滴模型（CDM）94
3.3.2離散液滴模型(DDM)95
3.4兩相噴霧的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)過程100
3.4.1油滴的阻力與變形100
3.4.2油滴的傳熱與蒸發(fā)102
3.4.3液滴的湍流擴(kuò)散106
3.4.4液滴的碰撞和聚合108
3.5油束分裂及霧化模型110
3.5.1液體射流分裂霧化的四種形態(tài)110
3.5.2霧化機(jī)理研究概況112
3.5.3液體射流分裂與霧化的線性穩(wěn)定性分析116
3.6液體射流分裂霧化的模型129
3.6.1Kelvin-Helmholtz(K-H)模型130
3.6.2Rayleigh-Taylor(R-T)模型133
3.6.3TAB模型135
3.6.4ETAB模型137
3.6.5ELSA模型141
3.6.6油束分裂及霧化的直接數(shù)值模擬144
3.7考慮噴孔影響的模型147
3.7.1噴孔內(nèi)的空化現(xiàn)象147
3.7.2空化模型148
3.7.3組合模型154
3.8噴霧與固壁相互作用及其模擬158
3.8.1液滴碰壁的各種形態(tài)159
3.8.2碰壁液滴的計(jì)算模型161
3.9跨臨界/超臨界噴霧概述171
本章參考文獻(xiàn)176
第4章內(nèi)燃機(jī)燃燒與排放模型180
4.1概述180
4.2汽油機(jī)燃燒的零維和準(zhǔn)維模型181
4.2.1零維單區(qū)模型181
4.2.2準(zhǔn)維多區(qū)模型183
4.2.3計(jì)算燃燒率的現(xiàn)象模型185
4.2.4湍流火焰?zhèn)鞑ニ俣饶Ｐ?88
4.3柴油機(jī)燃燒的零維和準(zhǔn)維模型191
4.3.1零維模型191
4.3.2準(zhǔn)維模型197
4.4湍流燃燒模型208
4.4.1湍流燃燒的平均反應(yīng)率及相關(guān)矩封閉法209
4.4.2基于湍流混合速率的方法211
4.4.3特征時(shí)間模型216
4.4.4概率密度函數(shù)方法220
4.4.5湍流燃燒的層流小火焰模型228
4.4.6湍流燃燒的條件矩封閉模型237
4.4.7基于湍流火焰幾何描述的模型240
4.4.8ECFM-3Z模型246
4.4.9湍流火焰?zhèn)鞑サ姆中文Ｐ?53
本章參考文獻(xiàn)262
第5章內(nèi)燃機(jī)缸內(nèi)傳熱模型267
5.1引言267
5.2經(jīng)驗(yàn)和半經(jīng)驗(yàn)傳熱模型268
5.2.1計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?69
5.2.2計(jì)算對(duì)流傳熱系數(shù)的半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?69
5.2.3輻射傳熱的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?72
5.3壁面對(duì)流換熱的多區(qū)模型275
5.4壁面對(duì)流換熱的多維模型279
5.4.1熱邊界層法279
5.4.2計(jì)算壁面對(duì)流換熱的共軛傳熱法283
5.5輻射傳熱的多區(qū)模型286
5.5.1輻射傳遞方程的特點(diǎn)286
5.5.2區(qū)域法在缸內(nèi)輻射傳熱中的應(yīng)用288
5.6輻射傳熱的多維模型296
5.6.1概述296
5.6.2球諧波近似法297
5.6.3離散傳遞法299
5.6.4離散坐標(biāo)法300
本章參考文獻(xiàn)303
第6章化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理與排放模型306
6.1引言306
6.2化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型概述307
6.2.1正庚烷的氧化機(jī)理308
6.2.2異辛烷的氧化機(jī)理310
6.2.3化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的分類311
6.3簡化化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型的構(gòu)建方法312
6.3.1反應(yīng)機(jī)理的自動(dòng)生成法312
6.3.2敏感度分析314
6.3.3準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)近似法316
6.3.4固有低維流形法319
6.3.5反應(yīng)率控制的約束平衡法321
6.3.6直接關(guān)系圖法324
6.3.7集總模型329
6.4幾種常用的骨架機(jī)理模型330
6.4.1前期和中期的模型330
6.4.2近期的模型332
6.5構(gòu)建骨架機(jī)理的解耦法339
6.5.1解耦法的原理339
6.5.2用解耦法構(gòu)建骨架模型的實(shí)施過程342
6.5.3解耦法的改進(jìn)345
6.5.4解耦法的應(yīng)用347
6.6多維反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的列表存取法354
6.6.1列表存取法的基本原理354
6.6.2非結(jié)構(gòu)化自適應(yīng)列表法（ISAT）356
6.6.3ISAT的改進(jìn)——PaISAT359
6.6.4列表存取法的新發(fā)展361
6.7內(nèi)燃機(jī)氮氧化物排放的模擬362
6.7.1擴(kuò)充的Zeldovich機(jī)理363
6.7.2Hewson-Bollig機(jī)理(HB模型)365
6.8碳煙排放模型368
6.8.1概述368
6.8.2經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?69
6.8.3半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?72
6.8.4詳細(xì)模型380
6.8.5一個(gè)基于PAHs骨架機(jī)理的多組分燃料的碳煙模型392
本章參考文獻(xiàn)401
第7章數(shù)值計(jì)算方法410
7.1概述410
7.2任意拉格朗日-歐拉法(ALE)412
7.2.1離散化方法413
7.2.2ALE方法的基本計(jì)算步驟414
7.2.3穩(wěn)定性條件420
7.3初始條件和邊界條件421
7.3.1初始條件421
7.3.2氣閥邊界條件421
7.3.3處理湍流固壁邊界的壁函數(shù)法424
本章參考文獻(xiàn)431
第8章常用內(nèi)燃機(jī)CFD軟件計(jì)算模型及使用指南432
8.1湍流流動(dòng)模型432
8.2燃油噴霧模型437
8.2.1噴嘴內(nèi)流和噴霧霧化模型437
8.2.2液滴碰撞與聚合模型442
8.2.3液滴碰壁模型444
8.2.4壁面液膜模型448
8.2.5燃油蒸發(fā)模型451
8.2.6液滴阻力模型455
8.2.7液滴湍流擴(kuò)散模型457
8.3燃燒與排放模型457
8.3.1著火延遲模型457
8.3.2非預(yù)混合燃燒模型458
8.3.3點(diǎn)火和初始火焰核發(fā)展模型460
8.3.4層流和湍流火焰速度模型462
8.3.5火焰?zhèn)鞑ツＰ?63
8.3.6部分預(yù)混燃燒模型及其他通用燃燒模型466
8.3.7氮氧化物和碳煙排放模型468
8.4模型選擇和使用的幾點(diǎn)建議470
本章參考文獻(xiàn)470
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