Как работает система охлаждения автомобиля с точки зрения закона охлаждения Ньютона? (ученику старших классов нужна помощь)

Я рад видеть молодых автолюбителей, которые также интересуются физикой. Если упростить процесс теплопередачи охлаждающей жидкости, то он сводится к следующему:

1. Для простоты предположим, что двигатель выделяет тепло при постоянной температуре (которая должна быть примерно пропорциональна мощности двигателя) . Можно считать, что она постоянна. . Таким образом, у нас есть так называемое граничное условие постоянного теплового потока.

   
   



2. Блок цилиндров двигателя и охлаждающая жидкость обмениваются теплом посредством процесса, известного как конвекция (часто называемого законом охлаждения Ньютона) q=ha(DT)v , где q — тепловой поток в ваттах, h — коэффициент конвективной теплопередачи, а DT — разница температур между блоком цилиндров двигателя и охлаждающей жидкостью.

   
   



3. Теплоноситель можно представить в виде потока, температура которого изменяется по формуле q=mDotcDT_fluid , где mDot — массовый расход, c — удельная теплоёмкость теплоносителя, а DT_fluid — изменение температуры теплоносителя. Либо его можно представить в виде совокупной массы по формуле q=mcDT_fluid/timeElapsed , где m — масса жидкости, а time Elapsed — прошедшее время

   
   



4. Охлаждающая жидкость имеет переходную (изменяющуюся во времени) характеристику прогрева и установившуюся (постоянную) температуру (которая регулируется термостатом в автомобиле)

   
   

Температура охлаждающей жидкости и температура в двигателе внутреннего сгорания в целом — это очень сложные для изучения явления, но их можно значительно упростить, чтобы получить общее представление о проблеме

Если вам интересно, мы можем обменяться электронными письмами, и я смогу помочь вам ещё немного. Вы даже можете использовать мою статью о теплопередаче в качестве источника, поскольку проблема довольно близка к тому, над чем я работаю в своём исследовании. У меня также есть несколько лог-файлов с моего Subaru, которые вы можете использовать для построения графиков. Вы можете попробовать сравнить закон охлаждения Ньютона с данными из лог-файлов.

Я учусь в магистратуре по специальности «теплопередача» и являюсь большим поклонником Subaru (сейчас я изучаю тюнинг двигателей)