柴油机燃烧过程的仿真分析
北京理工大学机械与车辆工程学院
计算机应用与仿真中心
Au. Tiger
（ 运用Fire进行燃烧过程分析时，对于与燃烧有关的参数的设置，这里的分析将有一定
的指导意义。这里所描述的，既可以说是参数对燃烧过程的影响，也可以说是运用Fire进
行燃烧过程分析的指南。）
基本操作
Fire自带的网格划分工具可以划分质量很高的六面体网格，但是数量巨大；如果和
Hypermesh结合可以达到较好的效果，详细过程参见仿真论坛中关于FIRE的讨论版。
由于本人对Fire本身建模、划网格的功能不十分熟练，因此大多在ProE或IDEAS中
建模、在IDEAS中划网格，然后导出.unv格式的网格供Fire使用。网格的局部细化等在Fire
中使用Mesh Tools中的Refine工具完成。ICEM-CFD划分网格的功能也很强大，比I-DEAS
显得稍微快一些，而且适合划分复杂结构的六面体网格，结束后可以导出Nastran格式的网
格供Fire使用。
个人认为，较好的网格标准是：尽量是六面体单元（一个六面体单元最少可以分成五个
四面体单元，一般是分成六个四面体单元，也就是说采用六面体单元能够显著降低计算规模，
从而减少计算机时）；单个六面体单元的长宽高之间的比例越接近1愈好，不要超过10；单
个六面体单元的棱与棱之间的夹角越接近90度越好，夹角不要低于15度，也就是说正方体
是最好的六面体单元；单个四面体单元中最好的正四面体，实际要求就是面容比越小越好；
对于整个模型，要求相邻的单元之间大小（长宽高）不能相差太大，一样大小最好，必要时
要均匀过度。
Geo Check中的distance工具可用于获取节点坐标、测量节点之间的距离。Fire中的默
认单位为国际单位。
模型导入Fire中后，需要作适当的处理，原因是：流体计算是很费计算机时的运算，
因此网格数量越小越能够很快得到结果，尤其是初期的趋势分析中（后期的精确计算需要较
柴油机设计与制造
Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆＤｉｅｓｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ ２０１５年第１期第２１卷（总第１５０期）
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１—０６１４．２０１５ Ｏ１。００１
柴油机燃烧过程并行计算
郭晓平，隆武强
（大连理工大学内燃机研究所，大连１１６０２３）
摘要用具有大量控制单元的多维ＣＦＤ模型耦合详细反应动力学模型，来模拟发动机燃烧
过程，所需计算时间长，目前已超出可被人们接受的程度。采用并行计算可以缩短计算时间。本
文提出了柴油机燃烧过程“分区化学反应分布式并行算法”和“神经网络在线学习分布式并行算
法”。在Ｗｉｎｄｏｗｓ ＸＰ操作系统下，基于ＭＰＩ并行编程环境，用Ｆｏｒｔｒａｎ语言开发了并行计算程
序，并在６台同方ＡＭＤ ３２００＋计算机系统上调试成功，且通过验证计算，获得了较理想的并行
效率。
关键词：柴油机化学动力学并行计算人工神经网络
Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｏｆ Ｄｉｅｓｅｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ
Ｇｕｏ Ｘｉａｏｐｉｎｇ，Ｌｏｎｇ Ｗｕｑｉａｎｇ （Ｉｎｔｅｒｎａｌ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｄａｌｉａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ １ １６０２３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｍｕｌｔｉ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ａｌ ＣＦＤ ｍｏｄｅｌ ｗｉｔｈ ａ ｌａｒｇｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔｓ ｃｏｕｐｌｅｄ ｗｉｔｈ
ｄｅｔａｉｌｅｄ ｋｉｎｅｔｉｃ ｍｏｄｅｌ ｔｏ ｃａｌｃｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｓ ｏｆ ｔｉｍｅ ｃｏｎｓｕｍｉｎｇ ａｎｄ ｎｏｔ ａｃｃｅｐｔｅｄ． Ｐａｒａｌｌｅｌ ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｃａｎ ｒｅｄｕｃｅ ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ”ｐａｒｔｉｔｉｏｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｐａｒａｌｌｅｌ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”ａｎｄ”ｐａｒａｌｌｅｌ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｏｎｌｉｎｅ ｌｅａｒｎｉｎｇ ｎｅｕｒａｌ ｎｅｔｗｏｒｋ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”．Ｉｎ ｔｈｅ
－・Ｊ『－Ｉ．．ｊＩ彦院学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｓｌｃｈｕａｎ ｔ’ｎＩｖｃｒｓｉｔ．￣ ｏｆ Ｓｃ ｒｅｌｉｃ ｃ ｎｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ 文章编号：１０００．５７２２（２００２）０２．００６８．０２
关于柴油机燃烧过程的影响因素研究
黄 瑶 ，肖 健
（１．四川省邮电学校，四川成都６１００６６；２．四川工程职业技术学院，四川成都６１８０００）
摘 要： 柴油机的动力性和经济性是衡量柴油机性能好坏的重要指标，而柴油机的燃烧过程能否正确、
及时、完全地进行将直接影响柴油机的动力性和经济性。因此，对柴油机燃烧过程的影响因素的分析就显得
尤为重要。
关键词：柴油机；动力性；燃烧过程
中图分类号：ＴＫ４２１ ．２ 文献标识码：Ｂ
柴油机的燃烧过程对柴油机的工作非常重要。燃
烧过程的优劣，直接影响柴油机的动力性和经济性。
所谓柴油机的燃烧过程，是指燃料在气缸中与压缩空
气中的氧化合而放出热能的过程。其过程受柴油机燃
烧室结构形状及与之相匹配的配气系统、供油系统、柴
油机使用、调整、保养及维修等多方面因素的影响。本
文作者就其过程的主要影响因素作浅析。
１ 燃烧室结构及进气系统的影响
柴油机的燃烧室结构有两种形式，一种为直喷式
燃烧室，一种为分隔式燃烧室。直喷式燃烧室由于燃
烧室结构简单，难以形成较强气体扰流，必须配以能形
成较强气体扰流的进气系统，如切向进气道，螺旋进气
道，扭切进气道等，以便形成良好的可燃混合气，利于
柴油机燃烧得及时、完全。分隔式燃烧室由于其自身
结构特点，其燃烧室由主燃室和辅助燃烧室组成，就决
定了气体易于形成较强的扰流，故配以简单的进气系
统便可形成良好的可燃混合气，利于燃烧。
２ 气缸密封性能的影响
在柴油机的工作过程中，由于空气中的尘埃及柴
油机中的机械杂质和水分，以及燃气中酸腐蚀等原因，
使气缸套、活寒环、活塞产生不正常磨损；因气门弹簧
折断或弹力丧失，以及因气门磨损或积碳使气门关闭
柴油机的燃烧过程
COMBUSTION IN DIESEL ENGINE
1 滞燃期(AB段)
从燃料喷入气缸到压力线脱离压缩压力线开始急剧升高这一段燃前准备时间。
滞燃期过长，压力升高率和最高燃烧压力高，柴油机工作粗暴。
滞燃期过短，扩散燃烧增加，易恶化柴油机性能和颗粒排放。
2 急燃期 BC段
柴油机的预混燃烧期
在上止点附近快速进行，压力升高率大。形成第一峰放热。
平均压力升高率不宜超过0.6 MPa/CA
3 缓燃期 CD段
柴油机的扩散燃烧期
缸内温度和压力高，扩散燃烧速度快。
气缸工作容积不断增加，缸压变化缓。
缓燃期对应于放热规律曲线的第二峰。
4 后燃期 DE段
少量柴油的后续燃烧
过浓混合气未燃烧的燃料、尾喷燃料、碳烟等的燃烧。
膨胀行程的中后期，膨胀比低，做功能力小。
增加排温和向冷却水的散热损失，使发动机的热负荷增加，经济性下降。
柴油机燃烧缸内p-图 )()(BCBCppp
柴油机燃烧放热规律图 滞燃期 速燃期 缓燃期 后燃期
