发动机活塞冷却喷嘴射流特性数值模拟与试验研究

周长江; 唐珊; 刘亚辉; 马寅杰

doi:10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2026170

湖南大学学报（自然科学版） ›› 2026, Vol. 53 ›› Issue (4) : 62 -70. DOI: 10.16339/j.cnki.hdxbzkb.2026170

发动机活塞冷却喷嘴射流特性数值模拟与试验研究

周长江, 唐珊, 刘亚辉, 马寅杰

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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.