《内燃机工作过程数值仿真》课程教学大纲（本科）

1、内燃机工作过程数值仿真The Working Process Simulation of I. C. Engine课程代码：（无需填写）学分：2学时：32（其中：课堂教学学时：30实验学时：0上机学时：2课程实践学时:0 ） 先修课程：内燃机学、内燃机构造、程序设计（C语言）、工程制图 适用专业：能源与动力工程（动力机械工程及自动化） 教材：内燃机工作过程数值仿真一、课程性质与教学目标（一）课程性质该课程是本专业本科生的一门专业课程。通过对内燃机工作过程的分析，建立进气 过程、喷雾过程、燃烧过程以及排放的数值计算模型，对内燃机的工作过程进行数值仿 真，预测内燃机的性能、排放等参数，对内燃机结构

2、参数优化设计，缩短研制的周期。 该课程系统的论述内燃机工作过程仿真的现代方法和专业软件的应用，使学生对内燃机 的工作过程仿真及专业软件的应用有一个完整的认识。（二）教学目标（需包括知识、能力与素质方面的内容）.通过学习使学生掌握较为深入的内燃机工作过程数值计算方法及新的开展。.使学生了解内燃机热力过程、进排气过程、喷雾过程、燃烧过程的模型，了解内 燃机工作过程最新开展动态，具备灵活运用专业仿真软件能力。二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论（一）教学内容介绍内燃机工作过程仿真的用途、分类、对象和主要构成，介绍的相关仿真软件的 特点和用途。（二）教学要求理解掌握内燃机工作过程仿真在内燃机排

3、放控制、匹配设计中的地位，掌握相关仿 真软件的特点和用途。第二章工作介质特性计算（-）教学内容介绍内燃机工作介质的特点、假设条件、热力学特性函数、化学动力学计算、化学 平衡计算、燃料完全燃烧时工质组分计算、混合过程计算等内容。（二）教学要求了解内燃机工作介质的特点，理解重点掌握工质假设条件的依据和意义，掌握工质 热力学特性函数、化学动力学计算、化学平衡计算、燃料完全燃烧时工质组分计算、混 合过程计算等内容。（三）重点与难点（1）内燃机工质热力学特性函数、化学组分的计算。（2）完全燃烧与不完全燃烧的化学组分的计算方法。第三章零维模型（一）教学内容介绍零维系统、零维系统的制约方程（能量守恒方程、质

4、量守恒方程、状态方程、 外部约束方程）、零维系统的应用实例。（二）教学要求了解零维模型的特点和适用范围，理解零维模型制约方程的意义，掌握零维模型的 能量守恒等基本方程式的计算思路，灵活运用。（三）重点与难点（1）理解零维模型的制约方程。（2）零维模型在生内燃机动力学与产品设计过程中应用关键问题。第四章传热计算（一）教学内容介绍工质对燃烧室内壁面的放热计算（由瞬时壁温计算瞬时热流、热流计算的各种 公式、对流传热系数的经验预测公式、辐射传热的经验预测公式等）、燃烧室的一维定 常传热计算。（二）教学要求掌握工质对燃烧室内壁面的放热计算方法。（三）重点与难点理解不同传热计算方法与适用范围。掌握现代低散

5、热高效燃烧系统传热系数的选择。第五章放热规律计算（一）教学内容（1）针对示功图的数据处理，依据示功图计算放热规律，并分析放热率计算的误 差。（2）滞燃期的预测公式，放热率拟合函数概述，多种放热率预测公式介绍。（3）由双韦伯函数计算放热率的方法。（4）三种放热率计算方法的比照分析。（二）学习要求重点掌握放热规律的计算方法，并了解不同方法的适用范围，以及依据示功图计算 放热规律的步骤。（三）重点难点放热率计算公式中包含的发动机运行参数，运行参数对发动机放热过程的影响规 律。第六章准维燃烧模型 （一）教学内容柴油机气相喷注计算及燃烧模型介绍。油滴蒸发及燃烧模型概述。气液两相喷射计算。依据示功图分析火

6、焰传播速度，预测紊流火焰传播过程。（二）学习要求掌握柴油机液滴喷射与蒸发计算，汽油机火焰传播过程的预测方法。（三）重点难点准维模型计算公式中参数的意义及对计算结果的影响。第七章典型仿真软件介绍（一）教学内容（1）专业BOOST、CHEMKIN软件介绍。（2）专业仿真软件的仿真实例与参数的选择。（3）各种软件的特点比照分析。（二）学习要求掌握仿真软件的适用范围，各软件的操作步骤。（三）重点难点准维模型中计算公式的掌握，多维模型计算过程中不同参数的选择依据。三、教学形式与学时分配教学形式及学时分配（按序填写）课堂教学实验上机课程实践小计第一章24第一早44第三章44笫四章44第五章66第六章66第

7、七章426合计30232注：课程实践学时按相关专业培养计划列入表格。四、主要教学方法该课程主要采用讲授法与演示法相结合的教学方法，通过系统介绍内燃机工作过程 数值仿真的零维模型、准维模型、多维模型，将内燃机放热率计算、进排气过程、化学 反响动力学过程结合不同的模型进行介绍，使学生对内燃机工作过程的模拟仿真有系统 的认识。结合上机的实践操作，使学生进一步掌握现代内燃机工作过程模拟软件进行数 值仿真的方法。注：主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、工程、案例等 教学方法）等。五、课程考核考核方式或途径考核要求考核权重备注期末考试闭卷100%注：1 .考核方式或途径主要包

8、括课堂表现、平时作业、阶段测试、期中考试、期末考试、大作 业、小论文、工程设计和作品等。.考核要求包括作业次数、考试方式（开卷、闭卷）、工程设计要求等。.实验工程考核要求需说明对预习报告、实验操作、实验报告等考核要求。.考核权重指该考核方式或途径在总成绩中所占比重。六 参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）.刘永长.内燃机热力过程模拟.机械工业出版社，2001.蒋德明等.高等车用内燃机原理.西安交通大学出版社，2007.解茂昭.内燃机计算燃烧学（第二版）.大连理工大学出版社，2005.高孝洪.内燃机工作过程数值计算.国防工业出版社，1988.刘金武.易际明.HSDI柴油机雾化与排放