科创中国

项目意义：柴油机强化程度的不断提高、功率密度的不断增大及结构的日益紧凑对柴油机冷却系统提出了越来越高的要求，其中柴油机湿式气缸套穴蚀已经 成为影响柴油机工作可靠性与使用寿命的关键问题之一。穴蚀是由 液 体 空 化 导 致的，常见于柴油机气缸套、阀门、水翼、水泵、滑动轴承等水力机械设 备中。当流动的液体系统中某些区域的压力下降到液体饱和蒸气压之下时，会有空泡生内，液体在此时发生空化现象。空泡在周围流场的高压作用下会在极 短 的 时 间 内 溃灭，产 生 射 流，射流不断冲击壁面，导致壁面出现点状凹坑，严重时则导致穿孔或破裂，从而出现 穴 蚀 现 象。研究柴油机气缸套穴蚀机理，分析冷却液流场的空化特性，对指导柴油机的可靠性设计有重要工程意义。

技术路线：建立了直列６缸 柴 油 机 冷 却 水 套 模 型，进 行 冷却液流动数值模拟；然后以６缸中流动稍差的一 缸为研究对象，建 立 单 缸 水 套 几 何 模 型。保 留 其 外 形与流道结构的完整性，并从６缸稳态计算结果中 提取单缸冷却水套对应进出口的边界条件值。基 于Ｍｉｘｔｕｒｅ模型、Ｓｉｎｇｈａｌ完全空化模型与动网格方法，建立了单缸冷却水套空化数值模拟的气液两相流仿真模型，对冷却水套内部两相流流场进行非定常 数值模拟，研究 冷 却 液 空 化 特 性，预 测 缸 套 穴 蚀 位 置，揭示柴油机气缸套穴蚀机理，对柴油机冷却系统 可靠性设计有工程参考价值。

结论：缸套主、次推力面均有可能发生穴蚀现象，其中主推力面上更易遭到穴蚀侵害。缸套壁面上可能发生穴蚀的危险区域是主推力侧顶端、主推力 侧中上部、主推 力 侧 中 下 部 及 主 推 力 侧 底 端。由 于 空泡溃灭造成的伤害程度各不相同，缸套主推力面 遭受穴蚀侵害程度与可能性由高到低依次是缸套壁面主推力面的中上部、顶端、中下部及底端。