Análisis multidisciplinario de fluidos de trabajo en el rendimiento térmico del sistema de motor diésel de alta potencia
Autores: Lee, Geesoo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 11
Citaciones: Sin citaciones
Se realizó un análisis multidisciplinario para analizar e investigar el rendimiento térmico durante la operación transitoria de un sistema de motor diésel de 2 L con dos sistemas de refrigeración diferentes. El modelo multidisciplinario consistió en el sistema de gestión térmica del motor (ETMS), que comprende un modelo de motor cero-dimensional que puede simular el rendimiento del motor, y un modelo de flujo unidimensional para los sistemas de refrigeración y lubricación con un controlador. Al implementar este enfoque, pudimos modelar diferentes dominios físicos, incluyendo mecánico para el motor y el dinamómetro, y termodinámico para los intercambiadores de calor. Por lo tanto, el rendimiento térmico del ETMS podría preverse y analizarse numéricamente. Para desarrollar el modelo ETMS, se modelaron las propiedades físicas, el modelo de transferencia de calor y la caída de presión. El fluido base, una mezcla 50/50 de agua y etilenglicol (EG), y un nanofluido de AlO con una relación de volumen del 1.5% se modelaron en función de las propiedades termodinámicas como la densidad, la viscosidad dinámica, la conductividad térmica y el calor específico. El nanofluido, con su mayor conductividad térmica y mayor coeficiente de transferencia de calor, absorbió más calor de la cámara de combustión a través del agua del bloque del motor. Por lo tanto, la temperatura del aceite para el nanofluido fue efectivamente 2.5 grados C menos que para el fluido base siguiendo la condición de carga escalonada. Los resultados de la simulación mostraron el mejor efecto del nanofluido en el rendimiento térmico. La tasa de flujo total del nanofluido disminuyó en 2.2 L/min, aunque la tasa de flujo a través del radiador con nanofluido aumentó en 0.81 L/min para obtener una mayor disipación de calor. Finalmente, las temperaturas del pistón y del cilindro con el nanofluido se redujeron drásticamente en 7.55 y 8 grados C, respectivamente, en comparación con las del fluido base. Por último, cuando se aplicaron nanofluidos en sistemas de refrigeración automotriz, la temperatura del pistón disminuyó en 7.3 grados C debido a la reducción de la resistencia térmica total desde las cámaras de combustión hasta el aire exterior. El efecto del fluido de trabajo en el sistema de motor diésel podría preverse a través del modelo multidisciplinario.
Descripción
Se realizó un análisis multidisciplinario para analizar e investigar el rendimiento térmico durante la operación transitoria de un sistema de motor diésel de 2 L con dos sistemas de refrigeración diferentes. El modelo multidisciplinario consistió en el sistema de gestión térmica del motor (ETMS), que comprende un modelo de motor cero-dimensional que puede simular el rendimiento del motor, y un modelo de flujo unidimensional para los sistemas de refrigeración y lubricación con un controlador. Al implementar este enfoque, pudimos modelar diferentes dominios físicos, incluyendo mecánico para el motor y el dinamómetro, y termodinámico para los intercambiadores de calor. Por lo tanto, el rendimiento térmico del ETMS podría preverse y analizarse numéricamente. Para desarrollar el modelo ETMS, se modelaron las propiedades físicas, el modelo de transferencia de calor y la caída de presión. El fluido base, una mezcla 50/50 de agua y etilenglicol (EG), y un nanofluido de AlO con una relación de volumen del 1.5% se modelaron en función de las propiedades termodinámicas como la densidad, la viscosidad dinámica, la conductividad térmica y el calor específico. El nanofluido, con su mayor conductividad térmica y mayor coeficiente de transferencia de calor, absorbió más calor de la cámara de combustión a través del agua del bloque del motor. Por lo tanto, la temperatura del aceite para el nanofluido fue efectivamente 2.5 grados C menos que para el fluido base siguiendo la condición de carga escalonada. Los resultados de la simulación mostraron el mejor efecto del nanofluido en el rendimiento térmico. La tasa de flujo total del nanofluido disminuyó en 2.2 L/min, aunque la tasa de flujo a través del radiador con nanofluido aumentó en 0.81 L/min para obtener una mayor disipación de calor. Finalmente, las temperaturas del pistón y del cilindro con el nanofluido se redujeron drásticamente en 7.55 y 8 grados C, respectivamente, en comparación con las del fluido base. Por último, cuando se aplicaron nanofluidos en sistemas de refrigeración automotriz, la temperatura del pistón disminuyó en 7.3 grados C debido a la reducción de la resistencia térmica total desde las cámaras de combustión hasta el aire exterior. El efecto del fluido de trabajo en el sistema de motor diésel podría preverse a través del modelo multidisciplinario.