冷却水套是柴油机传热过程的重要环节，水套内冷却介质的三维流动直接影响柴油机冷却系统的工作能力；尤其对高强化多缸柴油机，保持各缸冷却的均匀性十分重要。内燃机中最易出故障的零件是处于高温、高压、强腐蚀环境中工作的缸盖，其冷却水套的冷却能力影响着自身的强度和可靠性水平。通过CFD方法获得整个冷却水套的流场并结合有限元软件对气缸盖进行强度和可靠性分析，已成为当今发动机改进及设计的重要分析手段。　　 本文利用CAD软件Pro/E建立了柴油机水套模型，在此基础上应用CFD软件Fire，对该柴油机冷却水套进行了流场分析。通过对冷却水套的二维CFD数值模拟，得到了水套的速度场、温度场、换热系数和压力分布等信息，模拟结果表明：缸体水套各缸间冷却液流速分布不均，缸盖水套存在局部冷却不足的现象，需要进一步优化。为了验证模拟结果的准确性，本文通过水流试验测量了冷却液温度和水套进出口压降，与模拟结果较为接近。根据分析结论，有针对性的对水套结构提出了两种改进方案。通过对改型方案模型计算并与原方案进行比较，确定了满足冷却要求的最佳设计方案。　　 最后，本文对气缸盖进行了流固耦合数值模拟分析，利用Fire计算出的缸盖水套温度和换热系数作为缸盖热负荷分析的冷却液侧边界条件，利用一维发动机性能仿真软件Boost获得缸盖燃气侧加权平均的温度和换热系数，通过计算得到缸盖热应力分布，结果表明，缸盖最大热应力集中在热负荷、温差较大的区域，最大热应力低于抗拉强度。