碳刷-集电环装置易因高温、碳粉堆积等问题造成碳刷过热、摩擦界面频繁打火和环面损伤等励磁系统故障，影响发电机组的运行稳定性和可靠性。以某水轮发电机组碳刷-集电环装置为研究对象，基于Fluent软件建立共轭传热仿真模型，对其温度场和流场进行分析，将仿真结果与现场实测数据进行对比，验证了该仿真模型的准确性。仿真结果还表明，碳刷-集电环接触界面附近流场存在显著不均匀性导致部分碳刷附近风速过低，进而使这部分碳刷温度过高，出现产生的碳粉不能及时排出的情况。针对此问题，提出在集电环端面上安装离心扇叶的优化方案，通过对比优化前后的碳刷温度及流场均匀性等指标，验证了结构优化措施的有效性。