随着高温超导技术的不断进步,超导临界温度已升至液氮温区,液氮温度下的临界电流密度已经达到实际应用水平。作为高温超导的研究热点之一,高温超导中过冷液氮的研究已经成为高温超导技术的一个重要研究方向。本文研究轴—径向磁通高温全超导低速同步电机冷却系统中过冷液氮的传热与流动,为电机冷却系统的设计提供理论依据。本文以轴—径向磁通高温全超导低速同步电机为研究对象,首先根据高温超导电机的组成结构,运用理论公式计算出高温超导电机冷负荷。计算四线并绕情况下液氮循环流量、液氮循环流速及管道直径,对过冷液氮及线圈进行热—流体耦合场分析,得到磁体的稳态温度分布。为了简化结构,本文对液氮进出口同侧的情况进行分析,并与进出口异侧进行对比,发现改变进出口对温度影响很小,最终选择进出口同侧的方案。低温换热器是过冷液氮低温系统的关键设备之一。本文选择两台AL600制冷机的冷却方案,运用理论公式求得到管道的换热系数,模拟出过冷换热器内液氮温度场。对过冷换热器进行设计,分析浸泡在液氮中的冷头高度对换热面积的影响以及冷头换热器上固着冷却板表面对有效热传导系数、传热率的影响。本文用FLUENT软件对换热器热-流体场进行了仿真,结果表明在假设液氮罐内温度均匀分布的条件下,管内速度保持在1.53m/s-1.54m/s之间,保持绕管换热器的换热面积和高度不变,仅改变盘管圈数不影响温度变化情况。当液罐内液氮温度为64.6K时,管内液氮温度在65K以下。在高温超导电机低温冷却系统中,过冷氮在流动过程中会由于管道阻力作用产生压力损失,需要计算出总压力损失,并对管内压力损失进行补偿。研究了弯管压力损失,模拟了90°,75°,60°,45°四种角度下的压力损失和速度变化情况,得出当弯管角度越小压力损失越小的结论,但当角度变化到一定程度之后,减小角度对于降低压力损失的影响较小。