基于MATLAB的发动机热力学建模与仿真+源代码(2)
3.2 数值计算过程介绍 19
3.3 仿真程序的流程图 19
3.4 调试完成的源代码 20
4 仿真分析与参数研究 21
4.1 仿真参数列表 21
4.2 P-V示功图 22
4.2.1 P-V示功图介绍 22
4.2.2 P-V示功图仿真结果 23
4.3 指示热效率介绍 23
4.4 进气压力的影响分析 24
4.5 点火时刻的影响分析 25
4.6 压缩比的影响分析 26
5 结果与分析 28
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
附录A 发动机P-V图源代码 33
附录B 进气压力对发动机性能影响源代码 40
附录C 点火时刻对发动机性能影响源代码 47
附录D 压缩比对发动机性能影响源代码 55
1 绪论
1.1 文献综述
1.1.1 发动机进行计算机仿真技术的背景与意义
1.1.2 国内外研究状况
1.1.3 常用发动机仿真软件介绍
（1）AVL Boost
AVL-Boost是由AVL公司开发的汽车和发动机系列模拟软件当中的一个模块，主要用来研究和分析发动机的气体交换和热力方面的性能。AVL-Boost可以对发动机的热力过程进行模拟仿真研究，通过建模去模拟一个正在设计或者实际存在的汽车或发动机系统，以再现并分析真实系统的特性，可以在很大程度上节省人力和财力。AVL-Boost主要由发动机线性声学分析模块、性能分析模块以及尾气净化装置模块组成[15]。
（2）AVL-Fire
发动机三文流动分析可以求解最复杂的喷雾燃烧、进气道流动以及内燃机缸内流动现象等。进一步指导优化喷射参数、燃烧室结构、排放物生成的降低以及进气道形状等。AVL-Fire是一个集合了前处理,、求解器和后处理于一体的软件包。在同一个界面便可以实现三文流动分析的整个过程，有十分友好的用户界面[16]。
（3）GT-power
GT-power软件主要利用了有限容积法的一文计算模型，它将发动机的每个子系统分成不同的功能模块进行程序编写。在建立模型时只需要把与发动机工作过程相关的模板复制到建模区域中，就可以形成对象并对其属性赋值，然后将所赋值的对象全部都连接起来，便形成了一个与发动机实际工作情况比较接近的计算模型[17]。该软件的模板库里面几乎涵盖了能对发动机工况模拟的所有工具。
（4）Star-CD
STAR-CD的解析对象包括辐射、对流、导热以及基础热流解析等热问题，流动噪音问题，化学反应/燃烧问题以及旋转机械问题等。在最新发布的STAR-CDv4版本中，该软件把解析对象扩展到了铸造领域，电磁场问题以及流体/结构热应力问题。在STAR-CD中基本采用ES—ICE的Mapping方法创建网格。该方法利用Match piston方式形成燃烧室的网格，即首先把形状十分复杂的燃烧室通过PRO-AM中的模板切割形成燃烧室网格，然后再将它耦合到动网格，即汽缸网格上生成完整的计算网格[18]。Match piston方式的优点主要是避开了在ES—ICE中做形状比较复杂的静网格，从而使操作更加简便，很大程度上减小了原本较大的工作量。
以上所介绍的AVL Boost、AVL Fire、GT-power以及Star-CD都具有各自的特点及优势。但是这些软件普遍都价格十分昂贵，通用性较差和专业性较强，这些弊端不仅使得内燃机的建模研究变得更加复杂还提高了研究成本。故本文在对内燃机热力学过程数学建模的基础上，利用MATLAB这一十分便捷的软件来建立内燃机的燃烧模型，为研究汽油发动机的燃烧过程提供了方便，也为后期的开发打下了基础。