随着柴油机动力性、经济性和排放性的提高，其热负荷问题愈来愈严重，成为制约其发展的因素之一。因此对于增压中冷柴油机内部的流动与传热研究已经成为柴油机设计制造的重要内容。由于柴油机冷却水套结构的复杂性，目前的实验只限于宏观温度与流量的分析，难以进行内部冷却水流动的细节考察。随着计算机技术的飞速发展，一维/三维的数值模拟已经逐步成为柴油机冷却系统优化设计的重要手段。　　 本文以某款四缸中冷增压柴油机为研究对象，并基于有限元体积法进行了冷却系统的优化设计。不但考虑了固体与固体之间的耦合传热，也考虑了流体与固体之间的耦合传热与流动。首先运用Pro/E三维造型软件建立气缸盖、机体、气缸套和气缸垫的柴油机装配模型，其次采用整体划分的方式同时生成固体域和流体域的网格。然后利用柴油机工作过程仿真和台架性能实验相结合的方法来确定燃气侧的边界条件。最后基于直接耦合法对该模型进行了标定工况下的稳态传热分析，得到了冷却水腔内速度、压力、传热系数及主要受热零部件的温度分布情况。发现原机存在气缸盖进排气侧流速不均、鼻梁区主喷孔流量不均、机体排气侧的下部区域流速较低以及缸间翻水孔处出现漩涡现象等问题。针对这些问题提出了改进方案。采用机体双侧进水方式，增加了机体进排气侧冷却水流动的均匀性。翻水孔的去除消除了由于冷却液互相撞击而产生的漩涡现象。上水孔的优化使得主喷孔的流量较原机得到了提高，同时各缸鼻梁区流动更加的均匀。利用系统仿真软件Flowmaster建立了改进后柴油机冷却系统的一维模型，并进行了标定工况下的稳态热平衡分析，得到了整个系统的温度分布和流量分布。结果表明整个冷却系统的散热性能良好，能够满足冷却要求。