1. 研究目的与意义（文献综述）

一、目的及意义

1．论文选题的目的和意义

冷却系统是内燃机的一个重要组成部分,随着内燃机升功率的大幅提高,必然会产生更高的缸内温度,从而造成更多的热量传递给燃烧室部件,由此产生的内燃机冷却问题变得越来越突出,已成为制约内燃机高强化发展的一个瓶颈,冷却系统工作性能的好坏将直接对内燃机的使用寿命、燃油经济性等产生重要影响。进一步说发动机作为汽车的心脏，能够为汽车的启动提供动力，保证汽车的安全运行。目前，我国汽车的发动机在对发动机运行时候产生的大量热量进行强化散热过程时，其中普遍都存在一个问题，那就是在发动机以高功率密度和高转数下运行的时候其冷却和热平衡如何解决，才能够让发动机在提高输出功率以保证汽车的良好动力性的时候又能在一定程度上保持良好的经济性。传统发动机的冷却系统能够影响发动机的动力性能，为了改善汽车发动机性能，需要对冷却系统的性能进行进一步的改良和开发，这是内燃机设计过程中的一个关键性问题。改善冷却系统的散热性能主要有两类方法，即通过冷却系统的结构优化设计提高系统散热性能和提高冷却介质的传热性能从而提高系统散热性能。在目前的发动机冷却系统开发中主要以结构优化设计为主，然而随着发动机对冷却系统散热性能的要求越来越高，结构优化设计的方法已不能满足其散热需求，提高冷却介质传热性能的方法可以在结构优化设计的基础上进一步提高系统整体散热性能，是解决发动机日益增长的散热需求的可行途径。 “纳米流体”是指以传统传热工质作为基液，向其中加入纳米尺寸的颗粒而形成的一种多相体系，与传统工质相比，纳米流体具有更加优良的传热性能，因此以纳米流体替代传统的冷却系统冷却液可以提高冷却介质的传热性能。目前用于制备纳米流体的纳米颗粒主要有al₂o₃、cu0 和 si0₂等粉体，基液多为水和乙二醇等液体。纳米流体的强化传热机理主要包括两个方面原因: 1) 固体颗粒本身的导热系数要比液体的大很多，并且将纳米颗粒加入液体中后，在固液界面上会形成一层厚度为几个原子距离的液膜，而液膜层内的液体分子受纳米颗粒表面原子排列的影响，趋向固相，其热导系数也远大于液体的，从而大大增强了流体导热系数。2) 纳米颗粒的微尺度效应。由于纳米颗粒尺度极小，作用在颗粒上的微作用力如范德瓦耳斯力、静电力和布朗力等都不可忽略由于布朗运动 十分强烈，从而引起布朗扩散、热扩散等现象，使得颗粒与液体间有微对流现象存在，这种微对流促进了能量的传递。纳米流体作为一种新型高效传热工质， 若应用于发动机的冷却系统之中，可以大大提升系统的换热性能，使发动机在更优化的温度下工作，同时，能使冷却系统做得更小、更轻，节约冷却系统制造耗材和成本，从而节约能源，降低成本。

2.国内外关于该论题的研究现状和发展趋势

随着内燃机升功率的大幅提高，必然会产生更高的缸内温度，从而造成更多的热量传递给燃烧室部件，由此产生的内燃机冷却问题变得越来越突出，已成为制约内燃机高强化发展的一个瓶颈，因此对发动机冷却系统的研究需求也日益提高。

1）关于冷却系统自身结构的分析和优化

2. 研究的基本内容与方案

二、设计的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

1．基本内容与目标

1.以某型发动机冷却系统作为研究对象，对其进行了三维建模，简化处理和网格划分；

2.以水为传热工质对发动机冷却系统的流动和传热过程进行模拟研究，得到其流场，温度场、压力场以及表面传热系数等性能参数；

3.以水基纳米流体（tio₂、al₂o₃和cuo）为传热工质对发动机冷却系统的流动和传热过程进行模拟研究，得到其流场，温度场、压力场以及表面传热系数等性能参数；

3. 研究计划与安排

三．进度安排

1. 2017.2.20~2016.3.17，提交文献检索摘要，撰写开题报告，完成网上提交开题报告，整理论文提纲、设计概要；（含校外实习）

2. 2016.3.20~2016.3.31，进行外文翻译，并提交外文翻译译文；

3. 2016.4.3~2016.5.12，撰写毕业设计论文（研究类），完成网上提交毕业设计论文；

4. 参考文献（12篇以上）

四．参考文献

[1]于秀敏,陈海波,黄海珍,陈群,高莹. 发动机冷却系统中流动与传热问题数值模拟进展[j]. 机械工程学报,2008,10:162-167.

[2]白敏丽,丁铁新,吕继组. 活塞组-气缸套耦合传热模拟[j]. 内燃机学报,2005,02:168-175.

[3]李婷. 发动机耦合系统中稳态固流耦合传热问题的数值仿真研究[d].浙江大学,2006.