摘要：为分析3种不同结构迷宫式油气分离器的流动分布和压力损失，使用CFD仿真分析软件对某缸内直喷发动机油气分离器内气液两相流场进行数值模拟.采用离散模型模拟油滴粒子喷射，假定油滴粒子与壁面碰撞后即被捕捉，计算得到不同直径油滴的油气分离效率，并设计简单而有效的试验方法对油气分离器分离效率进行间接验证.结果表明，采用CFD软件模拟计算方法能够计算油气分离器油气分离效率，反映流动的本质.根据给定的油气分离效率可优化设计油气分离结构，改进生产方案.
　　关键词： 发动机； 油气分离器； 气液两相流； 离散模型； 油滴直径； CFD
　　中图分类号： TK402； TB115.1文献标志码： B
　　引言
　　随着废气排放法规日趋严格，发动机活塞窜气要回收到进气管路中，这就要求回收的气体中尽量不存在油滴，否则会影响发动机的燃烧并损坏空气滤清器滤芯，窜出的油气也会降低曲轴箱中机油的润滑效果.必须使这部分残余废气迅速排出曲轴箱，以保证曲轴箱内压力和温度的稳定性，因此要求油气分离器满足一定的分离要求.以往的设计大多依靠热力学分析和工程设计经验[1]，设计人员对产品的把握性很小，需经过反复验证，极大地浪费人力、物力，且这种设计过程不能为后续的产品开发提供理论支持.迷宫式油气分离器布置空间小，结构相对简单，一般集成在发动机罩盖上，在小型紧凑的发动机上应用越来越广泛.传统的迷宫开发方法是将不同结构的迷宫样件进行油气分离试验，成本高、周期长；而应用CFD仿真技术结合商业流体软件，在计算机虚拟环境中模拟油气分离器的流动、压损与分离效率，可以更直观地评价油气分离器内的气体流动，并迅速进行方案优化.
　　本文对某型发动机2种油气分离器内的气液两相流场进行数值模拟，详细研究影响发动机油气分离的主要机理，指出结构对油气分离效果的影响，并设计一个简单、有效的试验验证方法，为油气分离器的设计和改进提供参考.
　　1流场计算的基础理论
　　气液两相流场的数值模拟包括气相流场和气液间的相互干扰计算.相互间干扰即气液两相间的动量、能量和质量的交换过程的常见算法可以分为欧拉欧拉算法和欧拉拉格朗日算法.欧拉欧拉算法比较繁琐且计算成本高.本文采用欧拉拉格朗日算法，即对气相流场用欧拉方法计算，对液滴运动用拉格朗日方法跟踪计算.即首先模拟气体流动，再将不同直径的油滴加入到流场，模拟液滴运动轨迹和碰壁捕获过程.
　　2.1油气分离器和网格划分
　　气缸盖罩主要布置2块油气分离结构，包括曲轴箱通风部分和PCV阀体部分.曲轴箱通风部分的油气分离结构的主要工作工况为高转速、高负荷的低负压工况；PCV阀体部分结构的主要工作工况为低转速、低负荷的高负压工况，该工况也是发动机的常用工况，因此在气缸盖罩油气分离结构中，PCV阀体部分结构为重点考虑和设计的对象.