随着技术经济指标的提高，风力发电机组向大容量发展，电机运行时产生的损耗会显著增加，引起电机各部分温升增加而影响电机寿命以及运行可靠性。所以，以电机内流体场与温度场准确计算为基础，获得电机最优通风结构或结构优化方法，从而达到最佳的冷却效能，是降低电机最高温升、均衡电机各部件温差、进而保证发电机组高效可靠运行的有效途径。针对上述问题，本文以一台2.5MW永磁风力发电机为例，从计算流体力学以及数值传热学理论出发，引入流-热协同机理，并根据发电机冷却系统的实体结构建立了三维流体流动与传热耦合求解的数学模型与物理模型，同时给出相应的基本假设及边界条件，采用有限体积法对发电机额定运行时流体-温度耦合场进行了仿真计算，得到了发电机内流体场以及温度场的三维分布。对于流体场的计算结果，详细分析了定、转子径向风沟内流速分布以及各个径向通风沟内流量的分配情况，同时得出了铁心表面以及绝缘表面的散热系数；对于温度场计算结果，从整体的角度分析了发电机内各部分的温升分布，对定子股线、绝缘、以及定子铁心的温升变化规律进行了详细分析，同时从电机内流体温升分布的角度分析了冷却介质的换热能力，并将温升计算结果与实测值进行了比较。以此为基础，文中对发电机的通风结构进行了优化设计，分别将不同结构尺寸时发电机内部的流体场与温度场进行了仿真，并将每组计算结果进行了细致的对比分析，从而找出最优的设计方案。