随着柴油机强化程度和性能指标的不断提高,其在工作中承受着较高的热负荷与机械负荷,在某些设计不当或冷却不合理的地方容易产生裂纹,影响柴油机的强度和可靠性,所以有效地改善柴油机冷却循环系统已成为柴油机设计的重要内容,而数值模拟是目前研究柴油机水腔冷却液流动与传热和优化水腔结构的重要手段。本文以某新型柴油机的缸盖水腔为研究对象,对冷却水的三维流动与换热进行了理论分析及模拟计算。根据柴油机气缸盖的平面图,利用三维CAD软件Pro/Engineer建立气缸盖冷却水腔的几何模型,并在保证与原水腔尽可能一致的前提下,进行了必要的简化。使用FLUENT的前处理软件GAMBIT对水腔模型进行分析处理及划分网格,并在FLUENT中进行数值模拟计算及后处理。在模拟计算过程中认为冷却液在缸盖水腔内的流动是稳态、不可压缩的粘性湍流流动。分析计算结果可知该柴油机气缸盖冷却水腔的设计比较合理,并能达到设计要求的冷却效果,但是也存在一些需要优化的地方,主要表现在进排气阀座、鼻梁区等处冷却宜适当加强。本文根据缸盖水腔设计原则对缸盖水腔原型进行局部改进,提出三种改型设计方案,通过对改型方案模型进行计算并与原型比较,确定出满足冷却要求的最佳设计方案。最后,本文研究了冷却介质流动参数对缸盖水腔换热效果的影响。