铝电解是传统的能耗大户，节能减排是铝行业工作者持之以恒追求的目标，低电压运行是未来铝行业发展的必经之路，降低极距是实现低电压运行的一种直接有效的方法。大幅度降低槽电压之后，原有的热平衡被打破，随之电平衡、磁流体稳定性都会被破坏，因此目前的物理场设计已经不适合铝电解槽在低电压下运行，目前对低电压下铝电解槽的物理场分布未进行深入的研究。本文以某厂175kA系列预焙铝电解槽为研究对象，对其低电压下的物理场进行了数值模拟研究，详细研究了降低槽电压和强化电流之间的关系，并通过对试验槽的热平衡的计算，得到了不同槽电压下电解槽各个方向的热损失，提出了新的保温方案。本文的主要内容如下:　　(1)查阅了大量国内外相关文献，根据某厂提供的175kA系列预焙铝电解槽尺寸和参数，适当简化了模型，建立了该系列铝电解槽的电-磁-流场及热场物理模型和数学模型。　　(2)仿真计算了175kA系列铝电解槽的电-磁-流场，并对其进行了工业测试，验证了模型。结果表明:X方向磁场强度分布规律较为明显，沿短轴中心线呈反对称分布，极值出现在进电侧与出电侧近槽壳处，且进电侧大于出电侧;Y方向磁场强度沿长轴中心线基本呈反对称分布，且极值出现在进电侧2个角部;Z方向磁场强度沿长轴中心线呈反对称分布，且极值出现在出电侧2个角部。铝液的流速基本呈两个大涡的分布状况;流速最大值出现在大涡的边缘处;在两个大涡的区域，界面向下凹陷。　　(3)详细研究了降低槽电压和强化系列电流之间的关系，计算了不同槽电压和系列电流下的磁场、流场和界面变形。结果表明:随着电流增大，铝电解槽的磁场和铝液流速增大;而电解质-铝液界面变形量在系列电流小于185kA时，增长速度比较缓慢，当系列电流大于185kA时，增长速度比较快;同一电流强度不同极距下，电解槽的磁场分布，铝液流速和铝液-电解质界面变形并未发生大的变化，说明降低极距并未使电解槽的电磁流场发生大的变化。针对试验槽，考虑界面最大变形量应小于当前极距大小，宜选择极距在3.5cm-4cm之间，电流强化至180-185kA之间运行，效果较好。后在合作企业进行了工业试验，结果表现良好。　　(4)计算了铝电解槽的热场，并和测试结果进行对比，验证了模型的正确性。研究了不同工况下的铝电解槽热场，通过对试验槽的能量平衡计算，得出了铝电解槽各个方向的热损失。并研究了随着槽电压的降低，铝电解槽各个方向的散热量的变化规律，得出了低电压下新的保温方案和新的散热体系。