近年来随着汽车及摩托车工业的发展以及人们对汽车及摩托车动力性、经济性、排放性的不断提高。内燃机工程师想法设法的提高内燃机的各项性能指标，对于摩托车，随着电控，多气门，高压缩比的发展摩托车发动机的热负荷也逐步增大，以前摩托车只需要风冷就能保证其对散热的要求，如今越来越多的水冷式摩托车开始出现并越来越快的发展。对于水冷式摩托车发动机，在实际工作过程中，冷却系统性能的好坏直接影响到发动机工作的可靠性，而冷却系统中最重要的是水套设计，水套设计的好坏直接关系到整个冷却系统的冷却效能，摩托车发动机冷却水套冷却液的流动与传热问题的研究成为保障发动机性能的一个重要课题。本文先以某成熟型号单缸水冷摩托车发动机作为研究对象，首先建立了其上进上出式水套的流固耦合仿真模型并进行了仿真计算，对水套冷却水速度场、压力场、温度场及水套壁面换热系数进行分析；同时分析了发动机燃烧室，气缸壁和排气道等主要受热区域的温度分布情况，对该发动机冷却水套冷却效果作出了评价。在此基础上，对某扩缸后的新型号发动机进行水套设计，提出了上进上出和下进上出两种进出口布置方案的水套，两种水套缸体与缸头间分水孔的开孔方式采用成熟机型分水孔的开孔方案，分别对两种水套进行了流固耦合计算分析，结果表明下进上出式水套分水孔开孔方式存在重大缺陷，然后对下进上出式水套分水孔进行了优化设计，提出了两种优化方案，优化后的下进上出式水套的冷却效能得到了显著提升，并将最优化方案和上进上出式水套进行了对比分析，结果表明在总体散热效能上，下进上出式水套具备一定优势，但其对缸套冷却的均匀性上存在不足，该结论对指导摩托车发动机冷却水套设计具有重要的理论指导意义和工程实际意义。