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随着节能减排政策的日益严格,柴油机缸内爆发压力提高到16MPa以上,缸盖-缸套热负荷大幅度增加。受到高温高压作用及冷却不均匀性产生的影响,会出现变形、漏气、龟裂、结胶、机油老化、拉缸、机油耗变大及非正常燃烧的现象,严重影响柴油机的动力性、经济性及可靠性。以增压中冷柴油机为研究对象,针对柴油机冷却不均匀性及热负荷问题进行了研究,提出了改进方案,具体开展了以下研究工作：(1)在分析发动机主要受热零件传热仿真特点的基础上,建立了内燃机缸盖-缸套-冷却水-机体流固耦合系统。耦合系统包括了固体和固体之间的耦合传热与流动,同时也包括了流体和固体之间的耦合传热与流动。将原来单个零件传热仿真时的外边界条件变为内边界,由由有限元软件进行内部处理,使得仿真更合理且简单。(2)根据试验建立了正确的柴油机一维冷却系统模型及三维冷却水套模型。根据试验与仿真结果,对该型柴油机整机冷却水套的结构进行了优化设计,结果表明,最优设计方案能较好的提高该机整机的冷却能力,从而降低了柴油机的热负荷。其中,缸盖及机体水套平均流速分别提高了8.1%、9.8%,缸套表面流速提高了21.2,而冷却均匀性提高了51.6%,压力损失情况也有所改善。(3)论文最后以CFD分析结果为依据,对柴油机“缸盖-缸套-冷却水-机体”系统进行了内流固耦合数值模拟,通过冷却水流场和柴油机固体传热的模拟,得出了气缸盖、机体及缸套内的温度场。对比原方案,优化方案改进明显；其中,缸套温度降低了3.6。C,缸盖水套最高温度降低了10℃；缸套变形改进幅度最大达到14.55%,平均改进幅度为4.99%；而缸盖与机体的变形与温度也有不同程度的改观。通过流固耦合数值模拟,可以使柴油机在初始设计阶段就能详细地了解气缸盖、缸套、机体内温度的分布,并在此时就可以对其结构进行优化,从而大大缩短设计周期。