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沸腾传热是水冷式内燃机气缸盖冷却水套内一种重要的换热方式。通过沸腾传热因素对气缸盖冷却系统流动及传热情况影响的研究,可以更加精确的预测、评价和优化内燃机气缸盖冷却水套的结构。本文的主要工作有以下几个部分:(1)利用Eular多相流模型作为理论基础,结合Rohsenow核态沸腾换热准则,创建了新的两相流沸腾传热模型,并通过一个冷却水道内的沸腾传热实验对该模型进行验证。通过实验对BDL沸腾传热和两相流沸腾模型计算精度进行对比,结果表明,本文提出的两相流沸腾传热模型计算精度更高。(2)以某高速船用汽油机为研究对象,首先进行整机水上实验,得到实验数据。利用STAR-CCM+软件对发动机的冷却系统进行CFD分析,然后与实验数据对比,从而确定数值模拟计算能够正确的反应出发动机冷却水的真实流动情况,为下一步的沸腾传热仿真计算提供流动边界条件。其次是利用GT-Power软件进行热力过程的仿真计算,得到了气缸盖火力面部分和进排气道周围壁面热边界条件。(3)采用BDL沸腾传热模型和两相流沸腾传热模型对气缸盖进行传热分析。利用Hyper Mesh软件和STAR-CCM+软件对气缸盖的三维数模进行处理之后,对其进行流固耦合计算,从而得到气缸盖的温度场、换热系数和气缸盖中冷却水套内空泡份额的分布情况,通过对两种不同模型的计算结果和实验结果的对比,分析沸腾传热的因素对冷却水套的流动和气缸盖传热的影响。结果表明,应用两相流沸腾传热模型比BDL沸腾传热模型的气缸盖大部分区域的温度都普遍降低,两相流沸腾传热模型比BDL沸腾模型更加强化了冷却水套的换热能力,对比分析表明,本文所提出的两相流沸腾传热模型更加适合气缸盖内的流动传热的实际状况。(4)采用有限元分析的方法,利用软件STAR-CCM+和ABAQUS进行有限元分析,研究沸腾传热因素对该汽油机气缸盖热-机耦合应力分布的影响情况。结果表明,应用两相流沸腾传热模型比BDL沸腾传热模型的气缸盖大部分区域的热应力和耦合应力都普遍降低,各个参数均满足发动机气缸盖材料强度要求。