Badanie erozji kawitacyjnej w silnikach wysokoprężnych
Zwiększenie ciśnienia wtrysku paliwa może w znacznym stopniu zmniejszyć zanieczyszczenia emitowane przez silniki wysokoprężne. Może to jednak prowadzić do nasilenia erozji w części silnika oraz do skrócenia wytrzymałości układu wtryskowego. Przyczyną erozji może być kawitacja - tworzenie i gwałtowne opadanie pęcherzy parowych powstających w przepływie paliwa, co powoduje powstanie fali uderzeniowej - która może doprowadzić do uszkodzenia podzespołów silnika. Jednym z największych wyzwań, jakim naukowcy musieli stawić czoła, było utworzenie modelu w oparciu o obserwacje charakterystyk przepływu i odporności materiałów na skutki erozji. Wymagało to głębokiego zrozumienia wpływu charakterystyki przepływu paliwa na materiały, z jakich zbudowany jest układ wtryskowy. Naukowcy z Laboratoire des Ecoulements Geophysiques et Industriels (LEGI) w Grenoble we Francji, postanowili zweryfikować model erozji na drodze doświadczeń. Weryfikacja modelu przeprowadzona była w ujęciu hydrodynamicznym oraz materiałowym. Na jej podstawie można było określić przewidywany czas inkubacji oraz stopień erozji. Budowa modelu ujawniła, że obszar kawitacji się zmieniał. Jego wielkość i lokalizacja odpowiadały również obszarowi erozji, jaki został określony na drodze doświadczeń. Przewidywano, że do erozji dojdzie na obszarze, w którym następowało opadanie pęcherzy, co było również zgodne z zebranymi wynikami pomiarów. Jeden z uczestników projektu, firma AVL List GmbH, wdrożył utworzony model erozji do opracowanego przez siebie programu komputerowego FIRE. Model ten został przez firmę AVL sprawdzony z wykorzystaniem wyników uzyskanych przez LEGI. Możliwość przewidywania prawdopodobieństwa wystąpienia i stopnia erozji pozwala na skrócenie czasu przeznaczanego na budowę prototypów silników, a tym samym oznacza zmniejszenie kosztów.
