随着柴油机强化程度提高,缸盖热负荷变大,为了预防热失效问题出现,需要对相应的冷却结构进行优化。论文结合某一柴油机产品提升功率的强化设计要求,采用流固耦合数值仿真手段,对缸盖冷却相关结构的流动和传热状态进行了分析,深入研究了主要结构参数对缸热负荷的影响规律,在此基础上提出了优化方案。具体研究内容如下:建立柴油机缸盖水套流动计算模型,搭建柴油机缸盖可视化试验台。对比仿真数据与试验数据验证水套模型的可靠性。搭建柴油机一维仿真计算模型并进行试验验证,得到了热计算边界条件。搭建了柴油机缸盖热负荷计算模型,分析了爆发压力提升对于柴油机热负荷的影响。根据疲劳和流动计算结果从以下四个方面进行柴油机缸盖强化潜力的研究:(1)缸盖火力面底板厚度的影响。减薄火力面底板厚度能有效降低缸盖热负荷,但需要兼顾机械强度。(2)水套壁面干涉处水套壁面外移的影响。水套壁面外移6mm能提高缸盖高周疲劳安全系数且缸盖热负荷增大最小。(3)进气侧上水孔孔径的影响。缩小进气侧上水孔孔径能有效降低柴油机缸盖热负荷。(4)第三、四缸缸间上水孔孔径、位置的影响。扩大靠近进气侧缸间上水孔能有效降低热负荷。(5)加强肋的影响。去除加强肋能使火力面底板热负荷降低。在柴油机缸盖水套强化潜力因素研究的基础上,对柴油机缸盖水套提出最终优化方案。计算并对比优化前后缸盖高低周疲劳,发现水套结构优化后高周疲劳安全系数提高、低周疲劳寿命延长。进行优化前后缸盖第二缸测温试验验证,发现水套结构优化后缸盖热负荷明显降低。