数值模拟柴油机的缸内燃烧过程属CFD的范畴。柴油机缸内工作过程是一种相当繁琐的流体流动过程，其中包含了很多过程：例如气体的流动过程、燃油喷射过程、燃油雾化过程、燃油蒸发过程以及燃油燃烧过程。因为柴油机工作时，会有活塞往复运动和进气阀排气阀的开关涌动，所有的边界条件在不断地变化，所以要想完全的模拟柴油机全部具体的工作过程十分难以实现，于是引入数值模拟的概念。柴油机燃烧模型是用数学模型的方法来模拟其进气、喷雾、点火、燃烧、排气等工作过程[9]。F。V。Bracco 于 1974 年提出了零维模型、准维模型、多维模型三种模型。零维模型是基于热力学第一定律的，它主要是用来分析柴油机能量转换；多维模型是以求解一组动量、能量和质量守恒的偏微分方程为基础，它涉及到燃烧室内流动过程的各个细节；准维模型介于零维模型和多维模型之间，来描述燃烧和能量转换过程的空间关系。柴油机的缸内工作过程的数值模拟仿真发展经过了这三个模型历程。 87027

1。零维模型

过对大量的燃烧放热过程的统计分析，找出规律性，用经验公式或曲线拟合的方法，建立一种表达放热过程参数间的经验关系式，将复杂的燃烧过程简化表达成几个特征参数间的关系。它假设了缸内过程的均匀性，系统内各参数不随着空间坐标而变化，只随曲轴转角的变化而变化[10]。论文网

LynWT等人将零维模型应用到涡流式柴油机，研究非直喷式柴油机放热率。

李德涛等人将零维模型应用于柴油机非稳态燃烧进行了试验研究。

2。准维模型

它是在零维模型基础上从实际燃烧的物理、化学过程出发，建立简化的燃烧模型。

20世纪70年代末期Greere、Dent等人以准维模型为基础提出了CAV模型，计算了涡流式柴油机放热规律、放热效率、燃油消耗率等参数[11]。

20世纪90年代初期天津大学内燃机实验室提出了喷注分为燃烧区、空气区、喷雾混合区、产物区四个区域的模型，并且加入喷注碰壁及沿壁面的扩展。

3。多维模型

与零维或准维燃烧模型相比在性质上有很大的不同，考虑了缸内二维或者三维空间的变化。

柴油机缸内多维模型数值模拟理论和方法由阿拉莫斯国家实验室和英国理工学院在20世纪70年代初期发表的两篇论文里提出。多维模型主要有计算机模拟仿真，常用的软件有KIVA、FIRE、FLUENT、FIDAP等[12]。

20世纪90年代末期，来自同济大学的杜爱民联合江苏大学的朱艳章等人提出三维仿真模拟程序Engine CED-Ⅱ用来模拟柴油机缸内工作燃烧过程。

诞生了第一颗原子弹的美国洛斯。阿拉莫斯国家科学实验室(Los Alamos National Laboratory)在数值模拟领域内做了许多具有创造性的工作。他们自 20 世纪 70 年代中期就开始研究和开发内燃机燃烧过程的多维数学数值模型，并且取得了一系列令人瞩目的成果，其研究成果到现在还在被全世界使用[13]。

在1975年，该实验室就研究开发出了二维RICE程序，该程序可以用于数值模拟柴油机预混合燃烧过程。

在1979年，该实验室对RICE程序进行了升级改进，开发出了新版本CONCHAS程序，1982年对CONCHAS程序再一次升级，更新为CONCHAS-SPRAY程序，该程序不仅延续了旧版本的所有功能，还在其基础上加入了燃油喷雾两相流模型、平衡反应计算等功能。

再经过逐渐发展，形成了现在全世界专辑学者都常用的KIVA程序，这个程序的最大进步就是不仅可以解决二维问题，还可以解决三维问题。

KIVA程序拥有众多版本，而且其更新升级一直没有停止，世界各大研究机构一直在对其进行研究。KIVA模型不仅可以模拟发动机燃烧和排放过程，还可以用于设计新型发动机，在发动机设计生产中发挥着至关重要的作用[14]。