由于高强化活塞工作环境十分恶劣,在工作中,不仅承受其它零件所带来机械负荷,其顶面还要受高温燃气的周期性加热作用,使得活塞温度分布不均。高热负荷和高机械负荷,再加上活塞结构复杂体积狭小,冷却不良使其成为了柴油机故障最多的零部件之一。因此活塞的冷却问题是柴油机进一步强化的主要限制因素之一,为了确保柴油机的耐久性、可靠性和经济性,需要对活塞采取有效的冷却,降低活塞温度。活塞的冷却采用带内冷油腔的振荡冷却法,这种冷却方法油腔内湍流强度大,机油利用率高,能够有效降低活塞温度。本文主要通过数值模拟对活塞内冷却油腔的振荡流动和传热特性进行研究,可以更加清晰地观察到活塞内冷油腔中冷却机油的流动规律,并得到油腔壁面平均热系数和机油填充率的变化规律。首先利用Fluent软件对三种湍流模型下闭式和开式油腔的振荡流动和传热过程进行了数值模拟,分析了闭式空腔和开式内冷油腔的振荡流动过程和传热特性。结果表明,SST k-ω湍流模型下,油腔内机油流动形态更符合实际活塞往复运动时机油流动状态,并且SST k-ω模型下油腔的壁面平均传热系数高于RNG k-ε模型和Realizable k-ε模型下油腔壁面的传热系数。之后,通过对矩形空腔内流体振荡运动的流动形态和传热特性数值模拟研究,获得了气液两相流起振和充分振荡时流体的流动过程,分析了频率、填充率对矩形空腔壁面传热系数的影响,结果表明随频率增大矩形空腔的壁面平均传热系数增大;当填充率保持在50%时,振荡传热的效果最佳。最后,研究了开式油腔的振荡冷却效果和传热特性,分析了在不同冷却机油量、转速以及行程下等因素下油腔壁面传热系数随曲轴转角的变化情况,并获得了机油填充率和油腔壁面平均传热系数的变化规律。