电缆是电能输送的重要通道，电缆沟敷设是电缆敷设的重要方式之一。随着电能需求的不断增加，电缆沟所需承载的负荷也越来越大。由于电缆沟运行维护的需要，沟内电缆大多集中布置在电缆沟两侧。当电缆负荷增加时且平均分配时，这种集聚布置方法很容易造成一部分电缆运行温度过高，严重时可能影响电缆使用寿命，甚至释放出易燃气体，引起火灾事故。因此，对电缆沟电缆的负荷优化分配具有重要意义。电缆沟内每条电缆的温度不仅受到所载负荷量的影响，还会受到沟内环境和其他电缆的共同影响，因此研究电缆沟内的温度场分布对电缆负荷优化至关重要。本论文研究了电缆沟内的热流耦合场分布规律，并在此基础上使用基于罚函数法的粒子群算法对电缆沟电缆的负荷进行了优化分配，最终利用反向锁定优化法得出电缆沟负荷优化分配方案，为电缆规划和建设提供参考。论文主要研究工作如下：
　　①结合电磁学，传热学和传质理论，分别建立了电缆沟温度场，流体场数学模型。首先分析了电缆沟中的三种热传递方式，热传导，对流换热和热辐射，并建立了电缆沟温度场数学模型。同时分析了电缆沟空气流体的流动过程，建立了电缆沟流体场数学模型。阐述了温度场和流体场之间的热流耦合关系，介绍了电缆沟热流耦合条件下的传质特性。
　　②分别建立了直线电缆沟和转角电缆沟的三维仿真模型，对电缆沟敷设电缆进行稳态热-流耦合场仿真计算。分别分析了热流耦合条件下直线电缆沟和转角电缆沟中的温度场和流体场分布规律。直线电缆沟中的温度场和流体场沿电缆轴向左右对称分布，而转角电缆沟温度场和流体场受到转角结构的影响内外侧分布并不均匀。同时文中还讨论了环境温度和风速对电缆沟热流耦合场的影响。
　　③通过基于罚函数约束条件处理方法的粒子群优化算法，分别对直线电缆沟和转角电缆沟的负荷进行了优化计算和重新分配，得到了直线电缆沟和转角电缆沟局部的最优负荷分配。优化后，直线电缆沟和转角电缆沟中的总负荷都大幅提升，且优化后转角电缆沟的总负荷量大于优化后直线电缆沟的总负荷量。当去掉部分优化后负荷量较低的电缆时，重新优化后的总负荷量仍大于优化前全电缆所载的负荷量，优化效果显著。
　　④针对不同结构的电缆沟局部各自优化后负荷量不同的问题，提出了反向锁定优化的方法对电缆沟进行整体优化计算，得到了电缆沟整体负荷优化分配方案。优化后，沟内总负荷量较优化前大幅上升，且各电缆线芯温度在三种结构的电缆沟中都不会超过最高允许运行温度。针对易燃气体的产生和扩散的问题，进行了电缆沟易燃气体扩散规律研究，为电缆沟火灾防治提供了一定基础。