本文首先对水轮发电机水冷、空冷和蒸发冷却等冷却方式的特点和适用范围进行对比分析，同时本文对国内外水轮发电机通风冷却方面的发展过程和取得的成果进行了总结。其中，因常见的水密封问题,在大容量水轮发电机上已很少采用转子绕组水冷却方式;定子水内冷、转子空冷方式，可减小热循环应力和定子绕组的端部温升。缺点是定子水接头结构及水处理装置的可靠性，安装工艺较复杂，安装时间较长;蒸发冷却继承了水内冷的主要优点，比水内冷却效率更高，蒸发随负荷的增减而自动调节。缺点是系统结构复杂，运行维护工作量大，建设成本高。该方式运行时间尚短，仍需继续总结和积累经验；相比较而言，全空冷冷却方式，结构布置简单、安装维护方便、运行可靠、成本低而成为未来大型水轮发电机设计的趋势。在此基础上得出小湾水轮发电机组应采用全空冷冷却方案的初步结论，并通过理论计算分析、模拟研究和真机试验进一步证明此方案的可行性。　　本文讲述了利用流体连续性方程和网络理论求解通风系统内冷却空气的流动问题的基本原理。同时介绍了利用有限元分析法进行水轮发电机定子、转子三维温度场计算的基本方法。根据机组结构尺寸建立了小湾水轮发电机通风系统的数学模型，应用流体动力分析软件FLOWMASTER对小湾水轮发电机通风系统进行了通风计算；应用有限元软件ANSYS，对小湾水轮发电机进行定子、转子温度分布计算,对通风冷却效果进行了初步分析，从而掌握了小湾水轮发电机的各部分温度分布情况，为小湾水轮发电机采用空冷方式提供了理论依据。　　本文还采用了相似通风模型的研究方法，这种方法验证真机各部分计算所采用的数学建模方法的正确性，检验真机通风系统设计的可行性，评价改进真机通风结构的合理性等方面发挥重要作用。　　通过通风系统的计算分析、模拟研究和真机试验对比研究，确定了以小湾水轮发电机为代表的巨型高转速水轮发电机通风系统的研究方法。