运动机械CFD模拟技术交流群：223747333

        本视频教程利用Simerics-MP+活塞喷油冷却模板，对活塞喷油冷却进行仿真，主要包括流体域网格划分以及边界条件定义，固体域网格划分以及边界条件定义，固液共轭传热过程定义以及后处理进行说明，展现了活塞喷油冷却模板独特的优势。

       随着发动机小型化、高速化、增压化的发展趋势，活塞热负荷也在不断加重。一旦活塞的温度超过活塞材料所能承受的温度，其强度将大大降低，严重时还可能烧毁，因此降低活塞的热负荷直接关系到内燃机的耐久性和工作可靠性，是提高整机技术水平的关键。如何降低活塞热负荷已成为内燃机行业追求高的可靠性过程中所要重视的问题之一。目前，降低活塞热负荷最有效的方法就是对活塞进行喷油冷却。即冷却机油通过喷嘴喷入冷却油腔，在油腔内振荡吸收活塞热量后流出，从而降低活塞（特别是头部）温度。冷却喷嘴一般是固定在发动机机体上的冷却装置（也有大型船用柴油机冷却喷嘴在连杆小头上），在活塞作高速往复运动时，将冷却机油喷入内冷油腔内，如下图所示。

根据活塞喷油冷却结构设计的不同，一般可分为以下几种典型设计：

•有/无环形冷却通道

•喷嘴直喷/斜喷

      Simerics-MP+（原PumpLinx）为专业级的具有多领域独特应用优势的CFD仿真工具，在汽车、船舶、航空航天、核电、通用机械等均有独特的行业技术方案，且可细化到不同的典型应用模块，如活塞喷油冷却则是汽车行业的典型应用之一。针对活塞喷油冷却模拟所遇到的技术难点，Simerics-MP+提供的解决方案如下：

• Simerics-MP+内置有高鲁棒性的VOF多相流模型，可以精确模拟活塞内的气液两相流动状态，精确捕捉气液界面，包括细小的油滴状同样可以精确捕捉；
• Simerics-MP+专业开发的活塞喷油冷却模板，可以支持对活塞关键部位的结构网格划分，活塞运动过程的流体域动网格设置，实现活塞流体与固体的自动耦合传热模拟，无需其他的二次开发；
• 可以读入试验获取的或是第三方软件计算获得的活塞顶部高温燃气的周期性热源数据，考虑更精确的计算边界条件；
• 由于活塞固体的热惯性特征，意味着活塞在一个运动周期内的温度变化很小。因而Simerics-MP+采用时间异步的共轭传热模拟方法，当活塞流体域计算一个周期后将与活塞固体接触的壁面的周期平均热通量传递给固体，采用定常计算预测活塞固体的稳定温度；活塞固体完成温度场的定常计算后，将固壁温度数据传递给流体部分进行下一个周期的迭代计算，采用这种时间异步的方法，活塞可在10-20个周期内达到最终的稳定温度，从而有效解决了计算时间过长的问题。该方法已在多个主机厂的活塞喷油冷却试验中得到精度验证。
• Simerics-MP+的MPI并行计算助力计算效率的提升。