随着汽车工业的高速发展与排放法规的日益严格,许多研发人员对发动机的热负荷问题进行了研究。作为发动机中形状、结构最为复杂的部件,缸盖在工作过程中不但承受着很高的机械载荷,同时还承受着高温气体的冲击。如果得不到充分的冷却很容易导致局部过热,影响其工作效率和可靠性。因此,对发动机内部冷却水套的流动传热过程和缸盖等零部件的传热过程进行分析,对高效地设计和优化发动机部件及冷却水套的结构具有重要意义。本文以某款商务车汽油机为研究对象。首先,为了观察冷却水套内部流动现象、评价其结构的合理性,建立了发动机冷却水套的三维仿真计算模型,以计算流体动力学为理论基础,对冷却水套内的流动过程进行了数值模拟,得到了速度分布、流量分布、压力分布、换热系数分布等流动特性。根据冷却水套内流场信息分析了水套的结构形式和冷却性能。其次,建立了发动机一维和三维仿真模型。先后采用一维和三维的数值模拟方法对缸内燃烧过程进行数值计算,得到了燃烧过程中缸内流场和温度场结果,对比两种方法下得到的温度和压力曲线,验证了仿真计算的有效性。同时得到了耦合传热分析中需要的壁面热边界条件。为了全面准确地研究缸盖、缸套及冷却水套的传热过程,建立了缸盖-水套-缸套耦合传热模型,以流动和传热方程为理论基础,采用流固耦合数值模拟的方法,将缸内燃气传热、冷却水套流动传热及缸盖缸套传热过程进行耦合,得到更精确的缸盖、缸套和水套温度场分布状况。找出了薄弱环节,为结构优化设计提供了参考依据。此外,针对冷却液不同参数对冷却水套流动和传热过程的影响,分别分析了冷却液不同物性参数、不同入口流量和不同入口温度三种情况下的计算结果。得到了各因素对冷却水套流场及水套、缸盖、缸套温度场的影响规律,为冷却液类型及冷却水套入口条件的选取提供了一定依据。