在内燃机工作过程中，气流运动占有十分重要的地位。组织良好的气流运动是改善燃烧过程、提高热效率和降低排放的有效途径。数值模拟方法因具有费用低、周期短、信息量大，能充分反映几何形状的影响程度等特点，被广泛地应用于内燃机气体流动方面的研究。本文针对潍柴动力股份有限公司170系列直喷式船用柴油机，其气道稳流试验时，所测不同气缸盖涡流比随气门升程的变化曲线相差较大的问题，以8170柴油机为例，进行了气道稳流试验数值模拟和缸内气流运动的三维瞬态数值模拟。通过稳态模拟，找出了气道涡流比变化范围大的成因，并通过缸内气体流动的瞬态模拟，确定了该发动机燃烧室形状对燃油雾化和混合气形成的影响。 为使模拟计算同稳流试验具有可比性，两者采用相同的边界条件及评价方法。标准气道模拟结果与试验结果的对比表明，数值模拟所得流量系数和涡流比与试验结果基本吻合，气道数值模拟结果具有一定的可信度。另外，从两者涡流比随气门升程的变化曲线来看，切向气道气门座孔加工出的偏心倒角，对气道形成涡流的能力影响比较大，尤其是在气门开度较小时，能使气道产生相对较大的涡流比。 对切向气道气门座孔无倒角和切向气道倾斜2种方案的模拟计算结果表明，其气道稳流试验所测涡流比变化范围大，是在气缸盖的生产过程中因机加工和铸造等方面的误差较大所致。因此，生产中应设法控制或降低这些误差，提高产品制造精度，以确保获得良好的发动机性能。 应用动网格技术，对8170柴油机在进气和压缩过程中气道—气门—气缸内的瞬态流场进行了数值模拟。模拟结果表明，在进气过程初期，缸内气流运动是紊乱的；随后，逐渐形成多个小涡流；到进气过程中后期，单一大尺度进气涡流形成并逐步得到发展、稳定和加强。而压缩过程初期，在进气涡流继续保持的同时，压缩涡流形成；到压缩过程后期，挤压涡流出现，气流以螺旋方式从气缸进入燃烧室，同时缸内的滚流逐渐加强。压缩过程中缸内气体的平均湍动能随曲轴转角的增大呈先减小后增大再减小的趋势。压缩上止点附近气缸边缘的湍动能很弱，而气缸中部挤流区域的湍动能则相对很强。