发动机活塞冷却喷嘴射流特性数值模拟与试验研究

摘要

针对高强化发动机活塞冷却系统的优化需求，建立基于分散流体体积法（dispersed volume of fluid, dispersed-VOF）的活塞冷却喷嘴射流CFD模型，引入气相体积分数，结合高速摄像试验结果对模型进行多工况校验，研究了活塞冷却喷嘴的射流特性及其影响机制.基于射流速度、湍流强度与耗散、发散角等参数，分析了发动机转速（600～1 800 r/min）和冷却喷嘴长径比（1～6）对射流特性的影响规律.研究首次量化揭示了射流气相体积分数、发散角与发动机转速的线性关系：转速每增加300 r/min，气相体积分数平均下降4.2%、射流发散角平均增大0.14°；发现长径比为4的喷嘴在工作过程中具有相对优异的射流发散特性与湍流强度，能够有效提升进油效率并增强冷却效果.

关键词

活塞 / 喷嘴 / 流体体积法 / 射流