现今发动机向着高功率、高转速方向发展，受热零部件的热负荷也逐渐增强，其热强度直接影响着发动机工作耐久性和可靠性，因此对发动机传热问题的研究越来越受到重视。本文对某四缸水冷增压汽油机冷却水套的传热问题进行试验及仿真研究。利用一维仿真与三维数值模拟耦合的方法求解冷却水套内流场、温度场以及机体温度场分布情况，评价该发动机冷却性能和热负荷大小，研究适用的耦合仿真方法。在温度场求解之前，利用一维仿真软件GT-POWER根据试验样机几何结构和参数搭建了发动机进、排气系统，供油系统，涡轮增压系统，气缸以及曲轴箱模块，设置了配气相位、燃烧模型、传热模型等参数，搭建完整的虚拟样机，对模型进行调试和求解，在后处理中得到发动机性能参数，并根据发动机标定试验中外特性数据验证一维模型，该模型仿真求解值与试验值吻合较好。随后在此基础上，输出缸内燃气温度和换热系数等参数，作为求解三维温度场的传热边界条件，实现与三维数值模拟计算的数据对接耦合。建立发动机测温试验台，讨论了测温仪器和密封方式的选用，最终确定了试验方法及测温点定位方案。缸体测点布置在进、排气侧的缸套壁面上和两缸之间连接处中点，缸盖测点布置在两缸之间和每缸进、排气门鼻梁区之间。测量了发动机在外特性，负荷特性和怠速工况实际工作状态下测点温度，得到该发动机在不同工况下温度场分布特点和受热零部件热负荷值，由此判断出冷却系统能力较好，零件热负荷符合发动机设计要求。并且试验测得结果为耦合仿真方法提供了验证依据。采用固-液耦合传热方法对温度场进行求解。利用前处理软件ANSYS ICEM CFD划分求解区域网格，划分时采用由分部到整合的方式，对液体区域和固体区域分别定义不同大小的网格，且对关键部位网格加密，在流体近壁处划分一层三棱柱网格作为边界层，这样处理以保证计算精度。将整体网格导入FLUNET中施加流场和温度场边界条件从而进行求解，在流场计算收敛的基础上进行温度场计算，最后得到流场和温度场分布，本文求解了发动机在最大扭矩转速和额定转速下全负荷时稳态温度场分布情况，分析结果表明该冷却系统设计合理，零部件热负荷在允许范围内。并将计算结果同测温试验数据进行对比，吻合程度较好，误差较小。通过试验和仿真研究，得到该机冷却能力较好，热负荷能够达到发动机设计要求。并利用测温试验数据对耦合仿真方法计算得到的数据进行验证，得出利用本文使用的耦合仿真方法计算得到的温度场与试验获得的温度场结果相近，误差很小，验证了耦合仿真方法的可行性和准确性。