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本书为学术专著，主要内容围绕内燃机缸内的气流运动进行多维度的

详细介绍，本书内容主要来源于课题组多年的相关研究成果，第一章主要对内燃机的缸内特点及研究方法进行介绍，第二章

及第三章主要介绍缸内瞬态运动及边界层运动的相关内容，第四章的重点则

放在内燃机缸内气流运动对内燃机的影响及作用；第五至第七章基于对前面

气流的认识，主要从应用层面展开气流的测试、评价及设计。希望通过本书

的推广为内燃机实现绿色可持续性发展做出贡献。

据中国内燃机工业协会统计，课题组围绕气流的研究成果累计应用一百余家

单位，用于气流的测试设备气流试验台市场占有率超过90%。2008年，采用

该研究成果的国四柴油机作为唯一国产产品中标配装1916辆北京奥运客车

；2011年，采用该技术研发的欧六柴油机作为唯一国产产品配装349辆北京公

交客车，均达到了同期中标的美国康明斯同等技术水平。中国内燃机协会评

价“该成果在行业内得到广泛的认可和良好应用,极大地促进了我国内燃机行

业的技术进步与产业升级，并为推动内燃机节能减排做出了突出贡献，具有

广阔的应用前景”。

与国内外相关的书籍相比，本书的特点主要体现在以下两个方面：一、内容

专且深入，本书结合课题组的前沿研究成果从多个维度对内燃机缸内气流进

行了详细的介绍和解说；二、理论联系实际，本书不仅仅是让读者认识内燃

机的气流，最终目的是让读者可以有效的设计内燃机中的气流，满足内燃机

的高效清洁燃烧。

本书可为本科生提供本专业相关的前置知识；为内燃机工程开发人员的需求

提供理论及工程指导；为本行业研究人员提供研究方向及思路。

1 第 1 章   内燃机缸内气流运动基础

3 1.1 内燃机缸内气流运动的特点

5 1.2 内燃机缸内气流的运动形式

5 1.2.1 点燃式内燃机缸内流动的主要形式

6 1.2.2 压燃式内燃机缸内流动的主要形式

7 1.3 内燃机缸内流动的试验和模拟方法

7 1.3.1 试验方法

10 1.3.2 数值模拟方法

12 1.3.3 湍流场分解

16 1.4 小结

21 第 2 章 内燃机缸内瞬态气流运动

23 2.1 内燃机缸内瞬态流动的一般特性

23 2.1.1 湍流尺度

27 2.1.2 缸内流动的转速无关性

29 2.1.3 活塞的压缩和膨胀作用

30 2.1.4 流动各向异性

31 2.2 滚流

32 2.2.1 滚流的二维演化

35 2.2.2 滚流的三维特征

37 2.2.3 滚流循环变动

43 2.3 涡流和挤流

44 2.3.1 涡流形成

47 2.3.2 涡流-挤流的相互作用

51 2.3.3 压缩冲程中的湍流生成机制

56 2.4 小结

65 第 3 章 内燃机缸内边界层

68 3.1 湍流边界层理论

69 3.1.1 平均运动方程

71 3.1.2 平均速度剖面与分层

74 3.2 流动边界层

79 3.3 热边界层

82 3.4 内燃机近壁流动与传热模型研究进展

85 3.5 小结

89 第 4 章 内燃机缸内气流运动对燃烧的影响

91 4.1 点燃式内燃机

91 4.1.1 PFI-SI 内燃机的燃烧稳定性

94 4.1.2 DISI 内燃机的燃烧稳定性

96 4.2 基于缸内流动的燃烧优化

97 4.2.1 高滚流燃烧系统

99 4.2.2 涡滚流燃烧系统

101 4.3 压燃式内燃机

101 4.3.1 涡流的影响

104 4.3.2 喷雾-流场-燃烧室的相互作用

106 4.3.3 基于燃烧室结构设计的混合强化

108 4.4 涡流对低温燃烧内燃机点火和燃烧过程的影响

109 4.4.1 基于进气道喷射的 HCCI 燃烧

110 4.4.2 基于早喷或晚喷的柴油低温燃烧模式

110 4.4.3 基于灵活喷射策略的汽油压燃点火

111 4.5 小结

121 第 5 章 内燃机缸内稳态气流运动评价

123 5.1 内燃机缸内稳态气流运动评价方法概述

124 5.2 进气终了时气道流动性能评价方法

125 5.2.1 Ricardo 评价方法

127 5.2.2 FEV 评价方法

128 5.2.3 AVL 评价方法

131 5.2.4 SwRI 评价方法

133 5.2.5 SKLE 评价方法

134 5.3 压缩终了时涡流评价方法

137 5.4 高增压条件下气道稳态流动评价方法

138 5.5 小结

141 第 6 章 内燃机缸内气流的稳态测试

143 6.1 滚流测试装置

144 6.2 滚流测试方式及影响因素分析

144 6.2.1 间接测试方式

146 6.2.2 直接测试方式

146 6.2.3 滚流测试影响因素分析

155 6.2.4 非接触式滚流测试方式

158 6.3 变压差测试方法

159 6.4 小结

161 第 7 章 内燃机气道的设计开发

163 7.1 内燃机气道设计流程

164 7.2 内燃机气道逆向开发

165 7.3 内燃机气道正向开发

165 7.3.1 内燃机气道的设计方法

167 7.3.2 内燃机气道设计的约束条件

169 7.3.3 内燃机气道的设计准则

170 7.3.4 内燃机气道的三维建模

173 7.3.5 内燃机气道的稳态数值模拟

180 7.4 内燃机气道的敏感性分析

181 7.4.1 内燃机缸盖在铸造及加工过程中存在的缺陷

182 7.4.2 铸造及加工缺陷对气道性能的影响

186 7.5 小结

189 附录 汽车发动机气缸盖气道稳态流动特性测试方法（QC/T 1071—2017）

191 正文内容

194 附录 A（规范性附录） 模拟缸套的结构尺寸及技术条件

195 附录 B（规范性附录） 气道稳流特性参数计算方法

199 附录 C（规范性附录） 测试报告表