随着我国加气站网络逐步形成，对加气站设备的需求量急剧增加。大直径厚壁压力气瓶是加气站储存天然气的重要设备。由于压力气瓶用铬钼钢制成，并且壁厚较厚而淬透性差，因此如何保证压力气瓶瓶体的淬透性和淬火的均匀性，保证淬火后组织为回火索氏体且产品的综合性能达到设计要求是气瓶制造的关键。在淬火冷却过程中，由于受到淬火介质的冷却能力，工件的形状和大小或淬火设备等因素的影响，导致工件内部的温度分布不均匀，进而造成组织转变不均匀，致使其内部存在不均匀的组织应力和热应力，以至于会在工件内部产生缺陷或形成畸变。应用CFD软件对淬火冷却过程中介质的流场和工件的温度场进行耦合模拟，能够直观的反映出流场和温度场的分布以及相关各参数对淬火均匀性的影响，可以为淬火设备的结构设计和参数优化提供重要依据。本文借助计算流体动力学软件Fluent对大直径厚壁压力气瓶淬火冷却过程中的流场和温度场进行了耦合模拟。分析了大直径厚壁压力气瓶在喷水淬火冷却过程中，冷却水冲击到气瓶壁面时的流动特性和冲击沸腾现象。并根据现有理论推导了在沸腾换热过程中的传热和传质的计算公式，编写了UDF程序。为了节约计算资源，提高计算速度，本文设计了正交试验的模拟方案。本文分析了喷孔直径、轴向间距、周向排布和喷孔的出口速度这四个因素对气瓶内表面的淬火均匀性和气瓶内部压强的影响，判断了这四个因素对试验指标影响的主次顺序，得出圆周方向喷管的排布对淬火均匀性的影响最为显著。并确定了四各因素的最优组合。以优水平组合建立模型，对冷却过程中气瓶内表面的换热特性，流动特性和压力特性等做了分析。得出气瓶内表面换热系数的峰值出现在每股射流的驻点附近，并以驻点为圆心向四周缓慢递减，整体上而言换热系数是从瓶口到内部逐渐降低的。