增压小排量汽油机燃烧分析：大涡模拟研究

"该文是关于增压小排量汽油机燃烧过程的研究，采用大涡模拟(LES)技术进行深入分析。文中详细探讨了进气、点火和燃烧过程，并研究了缸内湍流对燃烧过程的影响。研究人员在KIVA-Chemkin软件平台上实现了LES模型，结合DPIK点火模型和G方程燃烧模型，模拟了火核形成、火焰传播以及自燃过程。通过PRF反应机理模拟了已燃区和未燃区的化学反应。模拟结果与实验数据对比良好，成功捕捉到了火花点火发动机中的关键燃烧现象。" 在当前的汽车行业中，小排量增压汽油机因其高效能和低排放而备受关注。本文聚焦于这类发动机的燃烧过程，特别强调了大涡模拟（Large Eddy Simulation，简称LES）在理解这一过程中的应用。大涡模拟是一种高级的计算流体动力学（CFD）技术，用于捕捉大尺度湍流结构，同时通过近似处理小尺度湍流，降低了计算复杂度。 研究中，LES模型被用于分析进气流动、点火及燃烧阶段。在进气阶段，LES可以帮助理解进气涡旋如何影响混合气的形成，这对于优化燃烧效率至关重要。点火过程中，DPIK点火模型被用来描述火花塞点燃混合气的瞬间，这是发动机启动的关键步骤。接着，G方程燃烧模型则用于模拟火焰在湍流环境中的传播，揭示了火焰面的皱褶现象，这些皱褶是湍流与火焰相互作用的结果，直接影响燃烧速度和效率。 在化学反应动力学方面，研究者采用了PRF（Premixed Reacting Flow）反应机理，这是一个包含47种组分和142个反应的详细模型，它能精确地模拟已燃混合气的后氧化过程以及未燃混合气的自燃过程。这种机制对于理解和预测发动机在不同工况下的燃烧行为至关重要。 在高负荷条件下，模拟结果与实验数据的对比显示了良好的一致性，证明了LES方法在模拟正常燃烧和爆震燃烧现象方面的有效性。通过这些模拟，研究者能够观察到火焰如何从火花点火扩散，火焰面如何因湍流而变得不规则，以及末端混合气如何自发燃烧，这些都是火花点火汽油机工作过程中的核心物理现象。 这项研究不仅深化了我们对增压小排量汽油机燃烧过程的理解，还提供了利用大涡模拟技术优化发动机设计的方法。这将有助于推动汽车工业在提升发动机性能、减少排放和提高燃油效率方面取得进一步进展。