随着工业不断的发展，传统的冷却工质已经很难满足发动机在高热负荷工况下的工作需求。在发动机冷却系统中，如果冷却液带走的热量越少，就越容易使发动机受热零部件温度过高，从而对发动机的经济性和可靠性产生严重的影响。纳米流体作为一种新型的冷却工质，它具有高导热率、润滑好以及稳定性好等优点，这些优点将会极大的提高发动机的散热性能。　　本文针对原有的实验装置进行了改进，并利用该实验装置对纳米流体进行了换热性能的研究，然后基于纳米流体的换热特性，将其应用在发动机冷却系统中，对发动机缸体水套内冷却液的流动和传热情况进行数值模拟，分析纳米流体强化传热机理在实际工程中的应用。　　在研究纳米流体换热特性中，准备了4种不同浓度的CuO-乙二醇纳米流体用于实验中。先是将纳米颗粒与乙二醇液体(50％乙二醇和50%水混合液)直接混合；然后添加分散剂，经过超声波振荡和机械搅拌，形成均匀稳定的氧化铜-乙二醇纳米流体；最后再将其注入到实验循环系统当中，计算了实验段纳米流体的换热系数和进出口的压力差。结果表明，纳米流体的换热系数要远大于乙二醇液体，并随着纳米流体浓度的增加而增大。但其实验段的进出口压差随纳米流体浓度的增加而变大。当CuO-乙二醇纳米流浓度为0.50%时，压降提高了8.23%，而换热系数提高了23.18%。　　针对纳米流体的换热特性，选择直列四缸水冷发动机缸体水套为对象，利用FLUENT软件模拟乙二醇液体和不同浓度的CuO-乙二醇纳米流体在发动机缸体水套中的流场，温度场和压力场分布情况，以便研究其应用价值。经计算，发现其缸体水套的换热效果远远强于乙二醇-水液体，同时在较高浓度下的CuO-乙二醇纳米流体换热效果较为理想，在较低浓度下的氧化铜纳米流体其换热效果与乙二醇水液体差异不是十分明显。　　本论文的研究成果为一种新型冷却液的研究提供了理论基础，为满足高热负荷的发动机设计提供一种有效途径。