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铝电解槽中电、热场分布状况直接影响到电解槽的稳定性以及电流效率和能量消耗，而且，在生产实践中，铝电解槽的电、热场分布难以直接测量。因此，对铝电解槽电、热分布的计算机仿真研究有着十分重要的意义。本文借助大型通用有限元分析软件ANSYS，对铝电解槽电、热场分布进行了研究。首先，分析了铝电解槽结构，针对正常生产情况，给出了铝电解槽电、热场三维静态物理模型及数学模型，并结合铝电解槽的实际情况，给出模型的边界条件。其次，结合160KA铝电解槽进行了铝电解槽电、热场的仿真分析，结果表明：160KA铝电解槽正常生产过程，能量总支出为每秒607.96KW，其中：槽体上部散热量143.48KW、槽体侧部散热量114KW、槽体底部散热量13.8KW、补偿电解所需能量336.68KW；能量总收入为每秒610.24KW，槽总电压为3.814V，其分布为：阳极压降0.36V、阴极压降0.357V、极间压降1.297V、极化压降1.8V。在此基础上，通过相应的参数调整，对350KA铝电解槽电、热场进行了计算，重点给出铝电解槽达到静态能量平衡且各阳极高度相同时，槽内阳极炭块电、热场的分布情况，并对铝电解正常生产中，新换阳极不导电和完全导电时，槽内正常工作的阳极炭块的电、热场分布情况分别做了仿真分析。最后，针对160KA铝电解槽阳极结构尺寸进行了优化设计，给出了两种可行的优化设计方案，两优化方案中，阳极炭块尺寸均增加，钢爪直径、钢爪深度也均增加。其中一方案，阳极炭块长、宽、高依次增加62mm、5mm、55mm，钢爪直径、深度依次增加18mm、13mm；另一方案，阳极炭块长、宽、高依次增加76mm、6mm、11mm，钢爪直径、深度依次增加25mm、18mm。两种优化方案降低槽电压分别为58mV、91mV，电能消耗相应的减少了197.2KWh／t-Al、309.4KWh／t-Al。