随着强流相对论速调管不断向高功率发展,工程中对器件散热性能的需求也越来越强烈。与之相对,目前高功率微波器件效率普遍较低,强流电子束在与高频电磁场相互作用后仍然具有较高的动能[1],用于收集电子束流的速调管收集极将沉积大量热能,其散热性能的提高成为必然的需求。因此,需要对收集极的冷却系统进行比较精确的热分析和优化。本论文针对一种相对论速调管收集极,首先采用理论分析的方式,估算了器件工作于稳态时的热分布;其次以计算机模拟仿真,分别用稳态和瞬态方法计算了在不同散热方式条件下收集极散热性能的差异;最后,给出了收集极冷却系统的优化设计方案,并通过对比不同方案的散热效果,分析了新结构的散热优势。本文主要工作包括:1.利用计算流体力学和传热学经典理论分析了收集极中的热环境,初步估算了收集极稳态工作时的内部最高温度。2.使用稳态热分析方法,计算了一种通水冷却收集极的内部温度分布,分析了不同水流速度对收集极温度的影响。3.使用瞬态热分析的方法,针对一种速调管收集极,先计算了水流管道内流体流动状况,然后计算了重复频率工作过程中,收集极各部分温度历史曲线及温度分布,分析了冷却系统工作时的温升情况。4.针对高功率速调管收集极最常用的两种散热方式,即自然散热以及水冷散热,通过对比工作周期内收集极内部温升情况,分析了两种散热方式性能的差别,验证了水冷方式的散热效果。5.对收集极冷却系统提出了两种优化设计方案,计算了水流管道内流速场、收集极内部温度分布以及水温变化情况,分析了优化后收集极散热性能的变化。通过对收集极冷却系统的热分析以及优化设计,为高功率速调管收集极的设计提供了一定的参考。