内燃机模型的发展现状：利用CFD技术研究燃烧过程的主要内容就是求解多组份的带化学反应的流体力学问题。反应流控制方程的组成除了包括质量守恒方程、动量雷诺时均N2S方程外,还包括能量和化学组份的守恒方程。CFD通过温度、浓度变化而引起的密度变化建立化学反应与流场的关系。由于反应流所涉及到的复杂物理化学机理和数值求解问题,对其进行数值求解依然是CFD中相对薄弱的环节。几乎所有内燃机的燃烧均为湍流燃烧，组份浓度、温度和其他变量当地瞬时值通常是非线性的。
因此，需要构造燃烧模型来建立化学反应速率与湍流流动的关系。本文以STAR-CD和FIRE为出发点,讨论燃烧内燃机模型的发展现状发展现状。
内燃机模型的模式概述
传统的车用内燃机主要有火花点火汽油机(SI)和压燃柴油机(CI)。为了满足越来越严格的排放法规和降低油耗的需求，新的燃烧系统不断出现。其中，缸内直喷汽油机(GDI)是降低火花点火发动机油耗最有效的方法之一,而均质混合气压燃(HCCI)也为火花点火发动机和压燃柴油机提供了一种可替代的燃烧方式。一般认为,对于火花点火汽油机，燃烧室内充满了燃料和空气的预混合气,火花塞在两极间产生1个小的球形传播火焰,然后在燃烧室内传播形成预混燃烧。在离火花塞较远的末端混合气,在火焰面未到达以前就发生自燃,作为汽油机中非正常燃烧过程的这一现象称为“敲缸”。柴油机在柴油喷入气缸后,首先一部分柴油蒸发并和空气混合成可燃混合气,在高温下发生自燃(AI),着火延迟由温度、压力、空燃比和残余废气分数决定,接着燃油喷雾和空气被由已燃气体组成的1个薄的反应区分割开,通常认为反应区的化学时间尺度比燃料和空气向火焰区扩散的尺度小得多,因此燃烧过程受湍流混合速率所控制,形成非预混燃烧或扩散燃烧。由于AI控制的燃烧初期,造成燃烧室压力的快速增长,成为放热率的重要组成部分,因此对于柴油机中的燃烧过程,不能仅仅认为是非预混模式。而对于新的燃烧方式如HCCI，在着火后,还不能明确地将其划分为预混燃烧还是非预混燃烧。内燃机燃烧模型的建立主要针对自燃、预混燃烧和非预混燃烧3种燃烧模式,其中有些模型同时模拟其中2种模式或全部3种模式。
内燃机燃烧机理主要依赖于化学反应动力学、湍流以及二者之间的相互作用。化学反应动力学主要涉及的是分子级的化学组份的反应机理和反应速率,这对于燃烧模拟来说是最基本的信息,对内燃机来讲依然是很难获得的。其原因是内燃机燃料是由几百种有机化合物混合而成的,其反应组份有上千种,涉及到的反应有几百个。要考虑它们的时空分布,在目前几乎是不可能的。因此,目前的燃烧模型一般将复杂化学反应简化为单步、两步或多步反应。
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