选题背景及意义

传统汽车内燃机诞生于19 世纪60 年代，经过不断的发展及优化设计改进，由于它的传热效率高、输出功率较大、机动性好等诸多优点，在车辆、农业及工程机械等领域得到了广泛的使用^[1]。

随着汽车工业的发展，非再生能源的紧缺、环境污染的日益严重及人们生活水平的提高，人们越来越关注汽车尾气污染等排放问题，不再仅仅满足于汽车动力性能和燃油经济性能的提高，同时国家对汽车排放标准的要求也越来越严格，发动机排放性能己经成为汽车设计中一个重要指标^[2]。此外，随着内燃机工业的飞速发展，石油等非再生能源也面临着日趋枯竭的趋势，这也直接影响了现代社会可持续发展的要求。

涡轮增压技术已然成为改善发动机性能的一种必要手段。发动机较大的增压强度，过高的进气温度，这也要求其换热性能进一步提升。使用增压中冷技术不但可以提升车辆的动力性能，而且还能减少HC，CO 等空气污染物的排放。空气经过涡轮增压后，其温度会大幅度提高，压强相应的变大。同时，气体的密度会随着温度的升高而变小，这也影响了发动机的充气效率。同时，高温气体燃烧会使输出功率减小，易出现爆震现象，同时废气中易有NOx产生，对环保是非常不利的。为解决上述问题，通常需要利用中冷器将压缩后的空

气再度冷却再送入发动机，从而降低增压气体的温度、使其密度变大，同时发动机的充气量也相应的增大^[3]。

中冷系统的冷却性能可以通过许多方面的优化设计进行改善，如改变散热器不同布置形式^[4]、或是选用传热系数好的冷却介质（如纳米流体等）^[5]，本文拟对汽油机增压中冷系统进行优化设计，改善中冷系统的换热性能。

研究目的

本文旨在通过对汽油机增压强化中冷系统的研究，改善增压汽油机中冷系统的换热性能。文章将从冷却介质、散热器结构以及中冷系统各部分布置形式这几个方面探究如何提高中冷系统强化传热效果，并对增压汽油机中冷系统进行优化设计。

国内外研究现状

对于各类汽车发动机中冷器性能分析以及整个中冷系统研究，国内外的相关成果很多。

国外Qinguo Zhang等人^[6]利用多孔介质的方法数值模拟了中冷器的流动和传热特性，进而得到分布数据。也有学者也有许多学者对波纹翅片、板翅片以及复合翅片的研究优化设计发表相关论文^[7]。

对于纳米流体强化传热应用的研究，国内外的研究成果也十分丰硕。

纳米流体于1995年由美国Argonne国家实验室的Choi ^[8]提出，其指出纳米流体是突破传统工质低导热特性瓶颈的一种强化传热新工质。Tzeng等^[9]分别将CuO和Al₂O₃纳米粒子掺加到冷却机油中，以提高汽车动力传递系统的冷却效率，避免过高的热应力产生，取得了良好的效果。Kulkarni等^[10]将Al₂O₃-乙二醇纳米流体作为柴油发电机夹套的冷却工质，明显提高了冷却效果。S. Masoud Hosseini^[11]等人还研究了碳纳米流体作为中冷器冷却液的性能。