随着柴油机高强化、紧凑化、轻量化的发展趋势,柴油机关键零部件热负荷问题日趋严峻、尖锐。活塞作为柴油机的主要关键零部件之一,受热问题尤为严重,这会严重影响到柴油机工作的可靠性和耐久性。因此,降低活塞工作温度的问题显得尤为迫切,同时对活塞降温效果的要求也越来越高。活塞内冷油道强制振荡冷却方法的主要原理是内冷油道内的冷却机油随着活塞上下往复运动在内冷油道内激烈振荡,冲击内冷油道壁面带走大量热量来达到活塞温度大幅度下降。活塞内冷油道强制振荡冷却作为降低活塞工作温度的有效手段,研究分析活塞喷油振荡冷却时内冷油道的流动与传热过程是很有必要的。本文以某型号高强化柴油机活塞为研究对象,对原机活塞进行了温度场试验研究和数值模拟计算分析。在此基础上,在原机活塞上加开内冷油道,研究了活塞喷油振荡冷却过程以及内冷油道不同结构参数对活塞温度场的影响。全文主要工作内容及结论如下:(1)搭建了活塞温度场试验台架,在柴油机标定工况下进行试验,采用硬度塞测温法对活塞表面25个关键测点温度进行了测量。试验结果表明,顶面最高温度为358℃,位于顶面接近燃烧室喉口处,该测点温度也是温度场试验温度最高点。顶面布置于顶面接近燃烧室喉口一圈的温度测点温度相对于布置于外围的温度要高。燃烧室中心的温度相对于燃烧室底部的温度相差较大。活塞侧面随着高度的降低,温度是逐渐降低的。(2)建立了活塞几何实体,通过网格划分方法获得了活塞计算模型,通过AVL-Boost仿真分析和经验公式得到活塞初始热边界条件。以活塞温度试验结果为依据,不断调试,最后确定了活塞表面热边界条件。研究结果表明,活塞温度场计算结果与活塞温度场试验结果对比绝对误差小于5%,说明模型建立具有一定的准确性。(3)建立了活塞喷油振荡冷却模型,通过网格划分得到了计算模型,研究了油道网格尺寸、多相流模型以及湍流模型对活塞喷油振荡冷却CFD仿真结果准确性的影响以及机油在内冷油道内的流动过程。研究结果表明:网格尺寸为1.0mm,多相流模型为CLSVOF模型,湍流模型为Realizable k-ε模型时,其计算精确度较高。不同参数模型下,机油在内冷油道内的运动趋势是一致的,内冷油道内机油填充率以及壁面换热系数随曲轴转角的变化规律是一致的。(4)在原机活塞上加开内冷油道,根据活塞内冷油道设计要求设计了三种不同形状的内冷油道。研究分析了内冷油道形状与截面面积对活塞冷却效果的影响。研究结果表明,内冷油道的形状对活塞的温度场影响不大,相同截面积条件下,内冷油道上表面与活塞接触面积越大,降温冷却效果越好。内冷油道截面积对活塞降温冷却效果影响较大,截面面积大小与降温效果不呈现线性关系。