铝电解槽生产铝是一个涉及到电、磁、热、力、流等多物理场耦合变化的复杂过程。铝电解槽内部电-磁-流场的研究涉及到电磁学和流体力学等多个学科的交叉，具有重要的学术价值。另一方面，对铝电解槽内多物理场的认识可以优化铝电解生产工艺，有利于电解槽生产效率、槽寿命等重要指标的提升，因此具有重要的工程意义。由于铝电解槽运行过程的复杂性，涉及高温、高电流、多物理场耦合，实验测量槽内电磁流场的变化通常难以实现，因此，数值模拟现已成为研究铝电解槽内各物理场变化规律，探寻其物理机理的重要手段。　　本文采用数值模拟的方法对某420KA电解槽的电-磁-流场进行了建模和仿真计算，重点探讨了电磁力与气泡作用对铝电解槽流场的影响，分析了不同方向上的磁场对电解槽流场的影响，同时还对电解槽的各个工况、异型阴极情况进行了计算模拟分析。本文的主要研究工作和创新性成果如下：　　（1）基于多仿真平台构建了电解槽电磁流耦合计算模型。首先，采用了SolidWorks软件建立了一个精细的420KA铝电解槽全槽几何模型；在此基础上，通过Maxwell软件对其进行了电磁场分析；然后，在CFX平台上建立了三相流稳态流场模型并进行了流场计算；最后，得到了正常情况下铝电解槽内的流场形态和电解质-铝液界面形状。　　（2）通过计算模拟，重点探讨了电磁力和气泡对铝液流场的作用，并比较了不同方向上磁场对流场的影响。研究结果表明：气泡能够减缓铝液的流速；电解质-铝液界面的变形主要受X方向磁场的影响；槽内的流场形态则是X方向和Y方向磁场共同影响的结果，Y方向磁场的增强会增强铝电解槽两端的两个大涡，X方向磁场的增强则会使槽内局部流动更加激烈。　　（3）考虑到铝电解生产过程和工艺的复杂性，本文对不同铝水平、换极工况以及异型阴极等进行了建模和计算分析。结果表明：当铝水平为23cm和25cm时，铝液平均流速和电解质-铝液界面变形量均相对较小,但当铝水平为27cm时，流场中形成了4个完整的大涡；电解槽边角处换极对电解槽流场的整体影响大于中间部位的换极；异型阴极的采用可明显降低铝液的平均流速。