内燃机作为船舶航行的传统动力源,推动了船舶行业的快速发展,但也面临诸如污染排放严重、效率提升困难等瓶颈问题。在此背景下,一种新型能量转换系统——自由活塞发电动力系统（Free Piston Generator System,简称FPGS）凭借其独特的结构与性能优势成为能源动力研究领域的热点之一。曲柄连杆机构的消除使FPGS的活塞能在上下止点间“自由”运动,不受机械结构约束。然而,无约束的活塞运动特性为FPGS带来了诸如活塞运动难以控制、传热机理尚未明确等问题,使得FPGS表现出与传统动力系统不同的传热耦合效应及能量转换规律。传热过程作为多物理场耦合的关键过程之一,其能量的波动将对FPGS的其他工作过程产生重要影响。因此,开展FPGS传热耦合效应及能量损失规律研究是深入认识其传热特性,以进一步改善其工作性能的必要条件。本文以FPGS为研究对象,建立了机-电-流-热多场耦合传热模型,经试验验证了模型的准确性。研究了活塞运动规律对FPGS传热耦合效应的影响,并与传统动力系统进行了比较。此外,分析了喷射策略变化对FPGS传热特性的影响,以期进一步提升其工作效率。主要结论如下:（1）与传统内燃机（Conventional Internal Combustion Engine,简称CICE）相比,压缩初期FPGS缸内的气体湍流运动较弱;在上止点附近,活塞运动速度较快,导致气体的湍流运动较为强烈。壁面传递和压缩阶段,FPGS与CICE的传热损失差距较小;燃烧和膨胀阶段,FPGS的传热损失低于CICE,原因在于此时缸内燃气温度较低,且较快的活塞运动速度缩短了高温燃气与壁面的接触时间。（2）在初始边界条件保持相同的情况下,分析了不同喷油始点下FPGS的传热耦合效应及能量损失规律。较早的喷油时刻使FPGS在压缩过程中吸收较多的热量,缸内燃烧压力、温度及累计放热量更高,促使其作功增多;缸内高温气体与气缸内壁面形成的强烈温差使对流换热系数持续上升,热传递速率加快,传热损失增加。（3）喷油量越多,累计放热量越高,活塞运动速度加快,缸内气体的湍流运动增强,有助于提高燃烧速率。传热损失主要集中在缸内温度较高的燃烧、膨胀阶段。缸内的高温、高压气体虽使FPGS作功增多,但巨大的温差也导致对流换热系数上升并加快热量传递速率,从而造成了更多的传热损失。