当前柴油机的设计正向着高强载化不断迈进,要求柴油机输出更大的功率,但同时要求体积更小,重量更轻,这就使柴油机结构承受着更大的热负荷和机械负荷。对柴油机的冷却性能和强度性能进行足够准确的设计和控制变得十分重要。相比试验研究,数值模拟研究因方便、快速、成本低,且经过多年来的验证,其计算结果也较为可靠,已经成为柴油机设计的重要手段。本文以某8缸柴油机整机水套和单缸水套、缸盖及缸套为研究对象,运用FLUENT和ANSYS-Workbench,实现了从流-固耦合到热-机械耦合的多场耦合联合仿真,并做了改进研究。首先运用Pro/E对几何模型作出必要处理,利用ICEM划分计算网格,随后用FLUENT进行了整机冷却水套的CFD分析,并将模拟结果与试验结果进行了对比验证。研究了进水总管末端长度对各缸冷却水流量的影响,发现适当的延长进水总管末端长度,可以有效平衡各缸冷却水流量。然后选取冷却效果较差的第8缸,利用FLUENT进行了单缸水套-缸盖-缸套的流-固耦合传热模拟,之后提出将特定的两个上水孔改为切向上水孔。对比改动前、后的冷却效果,发现改动提高了水套冷却水平均流速,局部流动状况得到改善,换热系数有所提高。最后,将流.固耦合传热分析得到的气缸盖温度场计算结果作为热载荷导入到Workbench中,结合燃气爆发压力及螺栓预紧力等机械载荷,模拟计算出缸盖的应力场,计算结果表明,缸盖应力符合强度要求。