冷却系统是内燃机的一个重要组成部分，它工作的好坏直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。目前，随着内燃机动力性能的不断提高，热负荷的急剧增大，传统的纯液体换热工质已很难满足一些特殊条件下的传热与冷却要求。研制高热导率、传热性能好的新型换热工质，对内燃机散热性能的提高具有重要意义。纳米流体作为一种高导热系数的新型传热工质，在强化传热领域具有广阔的应用前景。本文就是利用纳米流体可以进行强化传热的特点，将其应用于内燃机的冷却系统内，代替目前内燃机冷却系统所使用的工质，并通过CFD数值模拟的方法分析纳米流体在内燃机冷却中应用价值。近年来很多学者试图建立有效的理论模型来预测纳米流体热物性，尤其是纳米流体导热率模型。文章归纳并总结了纳米流体强化传热的机理及近年来学者们对纳米流体热物性理论模型的研究成果，确定出有效的纳米流体热物性理论模型，其中包括热导率模型，密度模型，比热模型及粘度模型。选择传统直列六缸柴油机冷却系统作为研究对象，对内燃机冷却系统整体进行三维流动传热计算，计算中先将纯水作为传热工质，分析当前这种冷却系统的三维流动与传热情况。然后分别将浓度为2％的Cu-水、Al-水、Al₂O₃-水和TiO₂-水四种纳米流体作为冷却系统的传热工质进行整体模拟计算。计算结果表明，纳米流体与传统工质相比可以显著提高内燃机的散热性能，并且Cu-水纳米流体的传热能力最好。接着将Cu-水纳米流体作为内燃机冷却系统的传热工质，分别针对Cu粒子浓度为1％～5％的纳米流体进行整体模拟计算。计算结果表明，内燃机的散热量随着纳米粒子浓度的增大而增大。当浓度达到5％时，内燃机的散热量可以提高43.9％。同时，在水中加入Cu纳米粒子后，会引起液体粘度增加以及冷却系统泵功增大等一些问题。当浓度达到5％时，泵功增加6％，与内燃机散热性能的显著提高相比是可以接受的。将纳米流体应用到内燃机冷却系统中可以为今后满足更高热负荷内燃机的设计提供一种有效的途径。