冷却塔作为内陆电厂的主要换热设备，其冷却效果的好坏将对火电效率产生极大的影响。 冷却塔的冷却过程散热量受到多方原因的干扰，其中内部流场中的热质交换过程正是一个重 要因素。了解冷却塔内部流动过程有利于建立准确的物理模型，进而对冷却塔性能进行分析， 为提高火电效率提供参考。此外，冷却塔作为大型露天设备，其表面温度场必然受到来自太 阳辐射的影响，而太阳辐射中能量主要集中在可见光与红外光波段。红外辐射探测技术近年 来获得越来越多的关注，或许在不久的将来可应用于冷却塔性能分析。其实，200 多年前红外 辐射现象就已经被发现。早在 1800 年，英国天文学家赫谢尔在进行太阳光谱热效应的研究时， 发现可见光谱的红外区段有一个位置，在该位置热效应存在最大值。因此发现除了可见光外， 太阳光谱中含有的人眼不可见的辐射能。因此，红外线的热效应往往称为热辐射[3]。红外仿 真技术作为一门与传热学、气象学、红外辐射学等学科相关的多学科交叉技术，近年来各国 军事应用对于红外仿真的需求不断增长,各国政府和研究机构对红外辐射技术投入更多关注并 提供大量的资金支持。

有一种用于增强红外辐射特性仿真结果的方法：将辐射模型和当地的气象条件综合考虑， 辅以一定的建筑特征及背景特征，在此基础上进行仿真，其仿真结果精度较高。这对于大场 景目标如火电厂、油库的红外辐射特性研究极具意义。这项研究不仅在战时可用于军事打击 目标的探测，更可在和平时期用于火电厂的散热量、发电量的监控，比如红外诊断技术的应 用，可对火电厂的运行情况有多方位的保障，确保其正常运作。然而目前国内对于大场景目 标的红外特性还较为稀少，有少量文献涉及油库等无内热源的城市建筑物表面的辐射研究， 关于有内热源的火电厂重要组成部分之一的冷却塔已开展了一定的研究，但对于冷却塔红外 辐射特性的研究则尚无相关研究文献。

1。2 国内外研究现状

1。3 本文主要工作

本文利用数值模拟对所研究目标进行仿真，使用三维制图技术与有限元分析软件对冷却 塔进行模型建立，并分析其温度场以及了解其红外特性。

（1）建立冷却塔三维物理数值模型，使用 Solidworks 软件对冷却塔进行几何建模，随后 将目标模型导入 ICEM 软件中对模型进行网格划分，最终使用 ANSYS 进行有限元热分析，

对塔内流动传热传质过程进行数值模拟，得出不同工况下的冷却塔温度场分布。

（2)在（1）的基础上考虑太阳辐射对冷却塔壁面温度场的影响，模拟出冷却塔的三维红 外辐射场分布，对红外辐射特性进行分析与研究。

2 火电厂冷却塔结构

2。1 冷却塔分类

冷却塔是多数火电厂用于散热的塔形建筑，几乎是内陆电厂不可或缺的散热设备。现在 常见的双曲线型冷却塔，在一开始时并不是现在的形状，冷却塔已有一百多年的发展历史， 其类型发生了多次变化和改进，期间曾出现过圆柱形、多边锥形的冷却塔型，最终才演化为 双曲线塔形，在逐渐发展推广的过程才成为现在最常见的冷却塔型。文献综述

冷却塔有以下不同分类方式[21,22]：

（1）按通风方式可分为：①自然通风冷却塔：这种冷却塔型会造成塔内外空气存在压差， 这种压差表现为对空气的抽力，使空气在抽力作用下自然进入塔内，而无需外力作用；②机 械通风冷却塔：这种冷却塔需依靠机械设备（如轴流风机等）提供风机抽力，使空气在抽力 作用下流进塔内；③混合通风冷却塔：这种冷却塔不仅有自然通风方式抽吸空气，又有机械 通风设备起辅助作用，在自然通风作用所提供空气量不足时可通过机械设备增加进风量。