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1. 研究目的与意义（文献综述）
内燃机缸内湍流运动作为其工作过程中最为重要和基础的部分之一，对内燃机缸内的喷雾、油气混合、燃烧和排放过程均有直接影响，准确模拟内燃机缸内端流流动对于发动机的设计至关重要[1]。
k-ε模型由于比较简单、占用计算时间和内存少，因而在工程中被广泛采用[2]，但该类模型对湍流流场压缩性影响的模拟仍然没有很好地解决计算得到的湍流参数，特别是湍流特征尺度的规律与实验值仍有较大的差距。因此，近二十年来人们对湍流模型提出很多改进方法：rng湍流模型和广义rng湍流模型。2001年大连理工大学的马贵阳和解茂昭[3]利用张量不变性原理建立一个非线性代数应力模型，模型中压力应变项是lee[4]由快速畸变理论导出的解析解，湍能及其耗散率的求解采用rng k-ε模型，用此模型对几种内燃机缸内的流场进行计算，结果表明此模型较k-ε模型和lrr非线性代数应力模型都有所改进。2002年，马贵阳和解茂昭[5]将应用快速畸变假设进行压缩性修改后的rng k-ε湍流模型应用于内燃机缸内湍流流动的数值模拟，结果表明用该湍流模型算得的结果比k-ε模型算得的结果有所改进。在此基础上，马贵阳等人[6]比较了压缩修正的 k-ε模型、rngk-ε模型和修正的非线性三方程模型在内燃机缸内的湍流流动模拟方面的应用，发现修正的非线性三方程模型则克服了涡粘度模型无法反映平顶活塞压缩上止点处雷诺应力各向异性的缺点。2008年，湖南大学王宝林[7]等人考虑内燃机燃烧室形状的影响对k-ε湍流模型进行了压缩性修正，发现修正后的湍流模型模拟精确性有所提高。2012年，王宝林[8]采用改进的缸内过程高精度计算模型解决了以前模型不能准确预测缸内生成以及空间分布的重要技术难题。2017年，vesselin krastev[9]等人基于分离涡流仿真的框架提出了一种具有尺度分辨能力的修正算法rng k-εrans模型，并验证了所提方法的有效性。2019年，sugash, g[10]等人评估了在封闭环境中模拟气流的各种湍流模型的整体性能并实现k-模型匹配与实验压力的偏差为0.48%。近些年来，随着计算机技术的发展，直接数值模拟(direct numerical simulation,dns)和大涡模拟(large eddy simulation,les)得到了飞速的发展。直接数据模拟由于计算机计算能力的限制，在高雷诺数的湍流的情况下并不能很好的解决问题。因此，直接数据模拟还只能局限于低雷诺数及简单的边界条件，并未在工程上面广泛运用。大涡模拟最早起源于气象学家smagorinsky[11]，其主要思想是借助过滤函数对湍流场中不同尺度的脉动进行空间过滤，滤出小尺度脉动量，大尺度脉动则可直接通过三维非定常流动方程进行求解。1992年，naitoh和kuwahara[12]首次将大涡模拟方法应用于内燃机的缸内流动模拟中。koch等人[13]使用star-cd软件采用g-equation模型在一台进气道喷射小缸径4气门点燃式发动机(spark ignited si)中采用les方法对发动机燃烧过程进行了模拟研究;wang等人[14]在一台复合燃料(汽油和柴油)发动机中使用les方法对缸内喷雾过程进行了研究，并将计算得到的喷雾贯穿距和燃油密度空间分布与argonne国家实验室使用x射线照相技术得到的实验结果进行对比分析，取得了比较好的预测效果。2014，秦文瑾[15]对内燃机缸内冷态流场进行了系统的大涡模拟研宄，引入用于涡团识别的数学方法q准则研究缸内湍流场大尺度拟序结构特性，论证了拟序结构的存在与演化对于缸内湍能的产生及湍流的维持具有关键的作用。目前，大涡模拟已经成为研究内燃机缸内流动及燃烧的有效方法。
本文毕业设计的主要目的是了解不同的湍流模型的理论和发展，然后选取几种湍模型对缸内湍流进行数值计算，并与实验数据进行了对比，以了解不同湍流各自的优缺点以及它们的适用范围。
2. 研究的基本内容与方案
（1）基本内容 ：内燃机缸内燃烧过程的多维数值模拟技术己成为当前汽车发动机产品先进设计与开发的重要手段。而内燃机缸内湍流的数值模拟，作为整个缸内数值模拟过程中最重要、最基础部分之一，其重要性不言而喻；本次毕业设计通过查阅资料，了解目前常见的湍流模型的理论和发展，并选取几种湍流模型对内燃机缸内湍流运动进行数值模拟计算，并对计算结果进行分析，了解它们的优缺点和适用范围。
（2）目标：了解不同湍流模型的优缺点及其适用范围；学会运用cfd三维模拟计算软件研究不同湍流模型对内燃机缸内燃烧的影响，最后对计算结果进行分析。
3. 研究计划与安排
| 周 次【时间】 | 工作内容 |
| 毕业设计预备周 （2019.12.26-2020.1.10） | 确定指导教师人选，对未选好导师的学生进行调剂分配。确定选题志愿、校内搜集资料、消化资料。 |
| 第1周（2020.2.24-2.29） | 学生提交文献检索摘要。 |
| 第2～3周 毕业实习周 （3.1~ 3.14） | 赴校外实习、搜集设计资料，并提交实习日记、实习报告。 |
| 第4～5周（3.16～3.29） | 撰写开题报告。并完成网上提交开题报告。整理论文提纲、设计概要。 |
| 第6周（3.30～4.5） | 进行外文翻译，并提交外文翻译译文。 |
| 第 7周（4.6~ 4.12） | 设计类，下达绘图任务，开始绘图。 研究类，制定试验方案或下达编程任务，开始试验及编程。 |
| 第8周（4.13~ 4.19） | 继续完成绘图、试验或编程任务； 撰写毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）。 |
| 第9 ~ 11周（4.20~ 5.10） | 完成绘图、试验或编程； 完善毕业设计说明书、毕业论文； |
| 第12周（5.11~ 5.17） | 网上提交毕业设计说明书、毕业论文、绘图等附件材料；提交答辩申请。 |
| 第13~14周（5.18~ 5.31） | 教师审阅毕业设计说明书（设计类）或论文（研究类）和（图纸），审查确定学生答辩资格并予以公示。 |
| 第15周（6.1～6.7） | 根据评阅意见修改毕业设计说明书、毕业论文，并网上提交；准备答辩PPT。 |
| 第16周（6.8~ 6.11） | 毕业设计答辩。 |
| 备注： | 此表是拟定时间。如有变化，以实际为准。 |
4. 参考文献（12篇以上）
[1]周磊,解茂昭,罗开红等.大涡模拟在内燃机中应用的研究进展[j].力学学报,2013,45(04):467-482.
[2] 周磊.大涡模拟在燃油喷雾过程及多孔介质发动机中应用的研究[d].大连理工大学,博士学位论文,2010.
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