油气分离器是发动机曲轴箱强制通风系统关键的组成部分,它能够实现机油油滴从曲轴箱窜气中分离而出。油气分离器的应用不仅能降低发动机机油消耗量,而且可以避免窜气在流入气缸的过程中污染进气管路和零部件,同时也有利于降低发动机的微粒排放量。因此一款高效的油气分离器对改善发动机可靠性及排放性有着重要的意义。随着排放法规日益严苛,大多数单级油气分离器由于自身油气分离性能的局限已经无法满足市场的需求,多级油气分离器成为了当下的研究热点并代表了未来的发展趋势。本文所研究的复式油气分离器是一款两级式油气分离器,它由主动部分和被动部分两级分离结构组成。除了具有油气分离性能优异的特点外,复式油气分离器还能通过主动部分叶轮转动速度的调节来适应发动机由工况变化引起的窜气量变化,进而满足发动机所有工况下对机油高效分离的需求。本文主要完成了复式油气分离器主动部分的结构优化,并开展了复式油气分离器与发动机匹配研究。本文具体研究内容如下:(1)对复式油气分离器主动部分关键结构参数进行了优化。针对不同的关键结构参数设计了多种优化方案,应用CFD方法建立各优化方案的仿真计算模型,对各模型对应的气相流场和气液两相流场就流体流动情况和油气分离情况进行了分析和对比,从中选取综合性能最优的优化方案作为主动部分最终的设计结构。(2)完成了复式油气分离器与长城汽车公司GW4D20发动机的匹配设计。将两者间匹配问题转化为主动部分叶轮转速与曲轴箱窜气量耦合的问题,根据实测的发动机不同工况下曲轴箱窜气量分布,应用CFD方法针对不同窜气量不同叶轮转速建立了一系列复式油气分离器仿真计算模型,通过对各模型气相流场和气液两相流场的研究,分析了主动部分叶轮转速对油气分离效率和压力损失的影响,综合考虑多种因素确定了不同窜气量下复式油气分离器的最佳匹配转速。进一步分析了窜气量与该窜气量下叶轮最佳匹配转速间的关系,完成了复式油气分离器与发动机全工况下的匹配标定工作。(3)对复式油气分离器与发动机的仿真匹配方案进行了有效性验证。搭建了发动机试验台架,设计并加工制作了复式油气分离器样件,测量了该样件在不同发动机工况下不同叶轮转速对应的油气分离效率以及曲轴箱压力情况,将试验结果与对应的仿真结果进行对比,发现两种情况下油气分离效率随主动部分叶轮转速的变化趋势基本一致,实测的油气分离效率均在仿真匹配转速附近接近最大,证明了仿真结果的可靠性。