内燃机是一种热能动力机械,是工农业生产中的重要动力机械之一。随着科学技术的不断发展,内燃机的强化程度和性能指标逐渐提高,内燃机的热负荷随之增加,这对内燃机的可靠性和寿命造成不利影响。本文针对内燃机气缸盖的强度和可靠性问题,主要用CFD对单体气缸盖的冷却水腔进行深入研究。本文以对内燃机单体气缸盖冷却水腔的三维建模为基础,对冷却水的三维流场进行理论分析、数值计算,为单体气缸盖设计合理的冷却水腔,并探索冷却水腔的优化设计方案。参考一种新150系列大功率发动机的二维图纸,使用三维CAD软件Pro/Engineer建立气缸盖冷却水流场的几何三维模型,利用前处理软件GABMBIT对模型进行分析处理及划分网格,使用CFD计算软件FLUENT进行流场(速度场、温度场)计算、对结果进行后处理和分析。由于气缸盖冷却水腔的结构非常复杂,完全按照真实模型来建立计算模型非常困难且并不必要,因此在保证与原水腔内流场尽可能一致的前提下,采用简化的三维模型进行研究。在模拟计算过程中认为冷却水在水腔内的流动状态是绝热、不可压缩的粘性湍流流动,采用稳态的计算模式进行计算。为了兼顾快速收敛和精确结果的目的,使用混合型网格和二阶差分格式,在模拟计算过程中求解连续性方程、动量方程(Navier-Stokes方程)、能量守恒方程以及标准的k-ε湍流模型方程和壁面方程。并尝试通过对单体气缸盖温度场的初步分析,来验证冷却水腔设计的合理性。三维流场的计算结果和气缸盖的温度场分析结果均证明冷却水腔设计较合理。