发动机传热研究是发动机领域非常重要的一个研究课题,考虑摩擦热的发动机活塞组-缸套耦合系统瞬态传热分析对改善发动机的散热性能,优化温度场分布以及减少颗粒物的排放等具有非常重要的意义。目前,在内燃机活塞组-缸套传热数值模拟研究中,主要采用的是传统的有限单元法、有限体积法和有限差分法等。基于网格的数值模拟方法,在前处理时网格初始划分需要耗费大量的机时,同时为得到耦合分析接触边界表面的规则网格,需要反复调整或修改网格,显得非常繁琐,更为重要的是它们在处理移动传热边界条件、流固耦合问题时,经常出现网格畸变现象,需要采用动态网格等,严重影响计算精度和效率。新兴的无网格法具有很多优势,它的形函数构造采用基于离散点的逼近近似,无需划分网格,可以避免网格畸变问题。利用无网格方法研究发动机活塞-油膜-缸套耦合系统的三维传热问题,既有重要的理论研究价值,又有非常现实的工程背景。本文针对发动机活塞组-油膜-缸套三维耦合传热问题,以无网格法和数值传热学为理论基础,综合考虑接触面摩擦热流以及润滑油膜流动等因素,比较系统地完成了从发动机活塞稳态传热到瞬态传热,从二维轴对称模型到三维实体模型,从单个零件传热分析到多零件耦合系统传热分析的无网格计算模型的建立及其离散控制方程的推导,并编写所有计算程序实现了相关的算例分析和模型验证。本文主要研究了以下内容,并得到了相关结论：建立了基于无网格重构核粒子法(RKPM)的发动机活塞二维轴对称传热数学模型,并根据计算模型和无网格理论编写程序代码,开发了二维复杂结构传热无网格法计算软件。利用可视性准则处理了非规则几何体中RKPM温度场的非连续性,计算结果表明无网格RKPM传热模型无论对规则区域还是对复杂几何区域下的混合边界条件工程传热问题,当影响域内有9-12个节点时,其温度计算精度比有限元法、有限体积法都要高。利用光滑梯度技术及点插值技术离散模型,建立了发动机单个零件活塞传热的光滑点插值三维无网格法计算模型,计算结果发现三维光滑点插值无网格法的温度场比传统有限元法结果更接近试验值,说明该计算模型是高效可行的。建立了考虑摩擦热的发动机活塞组-油膜-气缸套耦合系统的光滑点插值三维无网格法耦合传热计算模型,并着重研究了活塞组移动接触瞬态边界条件的施加方法、耦合系统材料界面节点影响域的构造以及无网格计算模型的高效求解算法。最后,基于双链表数据存储技术开发了相应的高效求解该耦合模型的无网格法数值模拟软件,包括计算主程序、前后处理子程序等,使之成为一个完整的软件系统,而且通过数值验证和部分试验测试,从计算效率和计算精度两个方面对所开发的计算软件进行对比验证,充分体现了无网格法的优势,不仅其计算精度高,而且温度梯度光滑连续,在整个计算过程中无需计算形函数的导数,为发动机活塞组的三维耦合传热分析提供一个新的计算平台。