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二、建模与处理
在模拟计算过程中，计算网格质量的好坏是决定数值模拟精度的最重要的因素之一。即使采用高精度差分格式的计算程序，如果不能保证网格的生成质量，也同样很难得到精度较高的数值解。本文采用KIVA程序自带的前处理器KIVA-iprep，通过把发动机分块拼接形式进行三维几何建模和计算网格的划分，生成由气门、气道、气缸和燃烧室组成的网格。图1为活塞位于上止点0°CA时网格的主视图和俯视图。
三、计算结果与流场分析
本文在1600r/min、点火提前角为25°CA、当量燃烧比条件下对LPG发动机进气、压缩和燃烧过程进行了模拟。为了清楚地描述LPG发动机在进气、压缩和燃烧过程中缸内气流运动和火焰发展情况，在气缸的轴向和径向方向上选择了多组切片进行分析。
1．进气过程分析
图2为进气冲程经过进气门中心线的气缸轴向截面内的流场演变过程。在进气初期，进气门开启不充分，活塞运动速度较慢，进气对缸内流场的影响较小，缸内气体随活塞向下运动；随着气门的开启，节流损失迅速下降，活塞运动速度增加，对气体的泵吸作用迅速增强，气体经喉口加速后以较高的速度射入缸内，对缸内气体扰动强烈，在气门下方的低压区逐渐形成两个较大尺度的涡流，这两个涡流之间不断地进行物质和能量的交换，涡流尺度随着活塞下行而增加，同时进气具有强烈的不对称性，左侧进气射流的强度明显高于右侧，对缸内流场影响更强烈；当气门逐渐关闭，进气门的节流作用加强，气道中的气体在撞击到进气门表面以后一部分进入气缸，另一部分被反射而流向气道入口，进入气缸中气体减少，进气射流对缸内流场结构的影响降低，缸内涡流结构的变化由下行活塞对缸内涡流进行拉伸所引起。
图3为进气冲程缸内径向截面内流场的演变过程。在进气初期，较薄的进气射流剪切层对缸内流动没有产生明显影响，在进气门下方由进气射流的剪切层所包围的区域是一个规则的圆形区域；随着气门的开启和活塞速度的增加，进气射流的强度增加，涡流与壁面、剪切层和其它涡流之间不断的摩擦和卷吸，并且进气的不对称性使进气射流剪切层在各方向上的厚度变得极不均匀，首先在下方形成一个顺时针方向的涡流；在进气门关闭过程中，进气射流的强度降低，对缸内气体的扰动减弱，小涡团不断破碎，下方顺时针的较大尺度涡流保持，而上方形成另一个较小的逆时针涡流。
2．压缩过程分析
图4为压缩过程中经过火花塞中心轴向截面内流场演变过程。压缩过程中，进气对缸内气流运动的影响逐渐减弱直至消失，大尺度涡团和小尺度涡团发生对流，能量较小的小尺度的涡团破碎掉，而大尺度涡团被保持，活塞位于260°CA时气缸内首先形成了一个沿逆时针方向旋转且位于气缸左侧的大尺度涡流，亦即滚流。压缩过程中大尺度滚流相当稳定，滚流不断从活塞吸收动能，并且受到壁面和上行活塞的限制，旋转半径不断减小，气流旋转速度有所增加。随着活塞向缸盖表面不断接近，燃烧室形状成为滚流演变的主要影响因素，滚流逐渐被挤到燃烧室上部，在此过程中运动能量不断耗散，滚流速度降低。
图5为压缩过程中径向截面内的流场演变过程。从图中可一以看出，压缩过程前期，在排气门上下两侧各形成一个涡流；随着活塞的上行，各个截面内流场结构变得越来越简单，在活塞上行过程缸内形成的涡流非常稳定，而月由于运动过程中受到上升活塞的作用，涡流的速度逐渐增加，流场分布变得更有规律。总体上来看，压缩过程使缸内逐渐在两气门中央偏下侧形成了单一的顺时针旋转的涡流，这种涡流结构对后期火核的形成和发展具有重要影响。
