第三代屏蔽电机核主泵的核心特征是在屏蔽电机定转子之间引入高压冷却介质,转换压力边界,变动密封为静密封,避免一回路放射介质泄漏,提高安全性,同时由于引入间隙流体,有利于电机散热。然而,在定转子之间引入液体内冷介质,却对屏蔽电机结构的可靠性带来了极大的挑战:屏蔽电机内部三维腔室间隙流道结构复杂,给屏蔽电机内部流量分布预测带来困难。本文针对内冷回路建模,研究了流道的拓扑结构、流阻的仿真计算与转子转动对轴向流动的影响,进而预测回路的流量分配,为电机换热的流量入口提供理论依据。本文的研究内容如下:首先,根据屏蔽电机结构,建立了屏蔽电机内冷回路三维模型,并抽象出其拓扑结构,得到了整体流道的水路等效模型。根据理论分析及实验结果,估算了驱动回路流动的辅助叶轮的有效扬程。通过数值计算,分析了定转子间隙流道、上径向轴承内部与上飞轮流道、上径向轴承外部流道、上出口流道、推力轴承流道、节流环流道等流阻部件的流场并计算了各个流道的流阻大小,发现了节流环流道的流动阻力特性随主要结构尺寸非线性变化的特性。接着,通过试验台实验测试,发现了环形流道内,在入口流量、流经距离不变的条件下,转子转速越快,出入口的压力损失越大。对实验数据作数据分析后,建立了环形流道内摩擦因子修正系数与切向、轴向雷诺数比值的映射关系,推导了环形流道内考虑周向流动下摩擦因子的修正公式。通过对试验台屏蔽套段建模仿真,得到了仿真与修正公式求得的摩擦因子相接近,说明了该修正公式的准确性。接着对主泵实际定转子间隙流道建模仿真,在雷诺数提高了一到两个量级的情况下,修正公式求得的摩擦因子与仿真仍然接近,验证了该公式的适用性。最后,对屏蔽电机内冷回路进行了流量与压力预测。分析了节流环对上支路、下支路分流机制的显著影响。在考虑转子转动对屏蔽套段流阻影响的情况下,得到了屏蔽电机在额定转速下回路的总流量,与主泵实际工况接近,说明了整体建模的有效性。预测了屏蔽电机额定工况下各个流道的流量与流道节点的相对压力值。通过理论阐释了屏蔽电机回路流量与转子转速成正比的关系,并通过缩比试验台实验验证了该理论,从而合理的预测了屏蔽电机在不同工况下回路总流量。本文在核主泵屏蔽电机内冷回路的流道建模、流量-压力预测以及环形流道内周向流对流阻的影响规律等方面取得了一些阶段性成果,为核主泵屏蔽电机自主设计提供参考。