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以某高功率密度柴油机气缸盖冷却水腔为原型，采用计算流体动力学（CFD）方法对其做了详细的三维流动与换热数值模拟，然后对水腔内流速与水腔壁面换热系数做了详细的分析。在此基础上对水腔结构提出了3种不同的改进方案并进行数值模拟．比较计算结果发现。3种改进模型平均对流换热系数大幅提高，最低也可达到28．8％，最后，从流场分布的合理性出发，选定改进方案3作为最终优化方案，其平均对流换热系数提高35．2％，压降降低15．9％。