在电力建设持续发展的推动下，火/核电厂冷却水工程提出了大量的生产实验研究任务，我所在直接为200多个火/核电厂具体工程服务的同时，在基本理论、研究方法、理念推广方面都做了不少开拓性工作。这些理论、概念、方法都是来之于电厂工程优化和安全经济运行所需，反复经受了实践的检验，最后又直接为电厂规划、设计、运行服务。现按实验模拟、工程布置、数模和通用参数三方面简述如下。鉴于冷却塔的冷却机理与水面冷却有所差异；现场观测对于冷却水研究具有提高认识，检验模拟手段的特殊作用，拟另分段说明。
3.1. 水力热力模拟的理论与实践方面
（1）冷却水的热水排放进入受纳水域后，由于增加了水体温差引起的传导、对流和水面的散热因素，其运动的物理模拟（模型•原体的兑换关系），严格地说有着很多困难。1959年首次提出了考虑这些因素的相似要求和合理简化办法，已成为继后大量水力热力模型的设计依据。
    由于原体中大面积水温分布资料随时而变，检验比较困难。为此，冷却水专题组于1961年，选定了沧县电厂冷却池作为对象，进行了详尽的三维水温场的昼夜52小时连续观测和相应模型试验，肯定了整体分层流态，原、模型对比观测结果相似良好，成为以后大规模研究水面蒸发问题的重要例证。
（2）为了系统研究水面气流对分层流动的影响，我们首先进行了水、气二维风洞试验，然后又修建了可以模拟冷却池（库）水面气流场的水力热力模型试验装置（该装置长16米，试验断面宽×高＝8.5m×0.6m，实际上是一个可作冷却水试验的封闭低速风洞）完成了系统性的试验研究。后来，在霍林河电厂、漳泽电厂等冷却池工程试验中，采用水面上的正态气流模型和水面下的变态温差水流模型组合的方式，完成了试验任务。在对水库的现场观测中，发现了存在取水水温突然明显升高的特定时段，是因风吹效应所引起的，最后通过改变排水方向，降低了取水水温，则不再出现水温突升现象。
（3）多年实践还注意到，目前惯用的水面散热系数值得商榷。在我们进行模拟相似性研究中，提出了“综合参考”的概念。例如，临界流量Qr，综合阻力系数，综合水面散热系数（K）的概念等。进一步由“综合参数”出发得出无量纲的“综合п项”概念，据此，使一些更为复杂的物理模拟成为可能。其中，K综合反映了水气交面对流、蒸发、辐射三种不同机理的散热效应，经多年试验研究、实践检验、上级审批后，于1998年由部推荐为全国通用公式，并进入了2003年修订的国家标准。
（4）火/核电厂供水管道系统规划设计中的另一些重要参数是管道局部摩阻系数。冷却水建所前，曾做过大量调研，后来又和安徽水利科研院合作，进行了大规模的室内系统试验和大直径管道现场试验，综合这方面的试验结果，给出了推荐计算公式，亦已列入了国家标准。
（5）上世纪末90年代，我所接受香港电灯公司委托，对香港南丫电厂取水口工程布置，填海筑岛后岛上电厂的工程布置，双泵串联流道布置等的进行了多项试验研究。工程建成后，对该电厂的冷却水受纳水域进行了大规模的现场观测，利用其高烟囱离海面210米处平台，对排取水口大片水域进行了昼夜连续的红外摄像，取得了整个热水扩散流动的随潮变化第一手资料。是冷却水工程原体观测历史中规模最大的一次。
（6）上海外高桥电厂地处黄埔江出口，全部投产后将是国内最大的火电厂。影响其冷却水工程布局的主要问题是泥沙淤积。1999～2000年，我所进行了这项工程的模型试验，须同时模拟热流、潮流和泥沙运动。通过物模和数模结合研究，最终提出了滩地易淤水域的取水方案，已实施数年，运行效果良好。
（7）鉴于冷却水受纳水域环境条件的复杂性，上世纪80年代后期，我们先后适应工程之需进行了多种组合的水力热力模拟试验，综合如下表：

表3-01. 多种组合的水力热力模拟试验一览表

3.2. 冷却池工程布置方面
(1) 差位理论及其实际应用
    火/核电厂冷却水工程投资大小及冷却效果，一个决定因素是沿环境水流方向的排取水口间距ΔL。
    1964年，我所提出了将取水口直接放置在排水口下面（ΔL=>0）的‘重叠式’布置，次年用于天津军粮城电厂，取得了预期效果。
    继而通过系统试验研究，又提出了排、取水口布置的‘广义差位理论’，即要求“确切了解电厂水域的自然流逝，势为我用、将排取水口分别设在热水流道和冷水流道中”。
   树立了冷却水工程布置的一个重要模式——‘差位式’新型布置。
    ‘广义差位理念’成功地用于很多工程。例如，大亚湾核电和台山火电，经过了我所1984～85年试验，提出了推荐的差位方案，节省了工程投资。现在，这一理念已为全国电力设计部门接受，广泛用于水面冷却池的规划设计中，成为我国火/核电厂冷却水工程置的一个显明特色。
(2) 挡热墙的创新利用
    多年来，广泛利用水域的温差分层现象，在取水口水域，因地制宜地设置了不同形式的挡热墙工程，并对挡热墙的平面走向、孔口合理淹没度等都提出有切实可行的设计要求。例如，杨树浦发电厂的浮筒式挡热墙，天津一厂的围笼式挡热墙，艮山门电厂的拦河式挡热墙，都取得了良好的降温效果。
   通常岸边引水允许利用的岸线长度有限，曾研究了电厂码头临水挂置板块作为挡热墙，提出了在码头面板下取水的布置型式，既维持了深水航道又方便了常年疏浚，而且可不虞口门淤积。例如，珠江电厂、上海外高桥电厂二三期工程和即将施工的吴泾老电厂改建的取水工程，都成功地应用了此设计概念，采用了挂置板块的挡热墙。

3.3. 数值模拟与通用参数系数方面
(1) 早期的数值模拟工作。我所在国内最早开展了冷却水工程紊流模拟计算研究，开发了不同自然环境和工程需要条件下的数值模拟方法。早期开发的数模方流法曾成功应用于多个电厂冷却池运行的预报中。
(2)一维温差异重流的数值模拟。研究了温差异重流的形成条件、近区的掺混系数，和远区的下掺系数计算公式等。其中渠道温差异重流形成条件预测公式，已在杨树浦电厂及沧县电厂的取水渠道中，经现场观测得到了的良好验证。
(3)水面蒸发系数及水面综合散热系数。
    在水温、气温、湿度、风速四个变量可控的特制风洞装置中，我们进行了大量单变量变化的系数水面蒸发试验；与此同时，在全国范围内具有不同本底气象条件而有代表性的自然水域，采用统一观测器皿、进行了现场蒸发量量测。这组量测包括戈壁滩旁的红雁池、杭州艮山门护城河、江苏微水湖、东北汗戈力水库、山西晋阳湖等。最后提出了全国通用的水面蒸发系数和水面综合散热系数公式，统一了自由对流和强迫对流的蒸发机理，获得了大量国内外现场资料的检验，已被推荐列入国家有关设计规范。
(4)管道节点局部阻力系数。
    火/核电厂输水输气管道常有多种异型结口，诸如三通、叉管、弯头、收缩段等。我们通过大量精密的系统试验（包括大管径，大Re数试验），提出更符合实际的局部阻力系数估算公式。其中有些节点局部阻力系数被纳入了国家统一设计规程。
3.4. 冷却塔方面
(1)冷却塔淋水填料
    国内的冷却塔设计中普遍采用淋水填料、喷嘴、收水器，我们通过试验开发了多种形式的填料。例如，逆流式冷却塔淋水填料开发出高效轻质的塑料淋水填料片型，其中的S波为目前国内的主流产品，用量最大。此外，根据水膜冷却理论，假定气焓与水温呈线性关系，从而推导出了填料的高度、深度、进塔水温及湿球温度和填料的热力特性等的合理取值，再经试验验证，建立了冷却塔设计计算的基本方法。
(2)自然通风横流冷却塔计算方法
    赵振国、许玉林等通过假定与水温相应的空气饱和焓与水温呈线性关系，从而第一次给出了圆形横流塔的基本热力计算公式和解析解。同时，对横流式冷却塔淋水填料，进风口区域的阻力，冷却塔出口形式，冷却塔外的流场特性等进行了分析研究，这些成果，于1987年，首次用于开封电厂的冷却塔设计，此后列入国家标准设计规范。
(3)自然通风逆流冷却塔的通风阻力计算方法
    逆流冷却塔试验中发现，雨区的阻力与换热的雨滴当量直径有关，于是采用试验与数值模拟计算相结合的方式，确定当量直径的取值范围。另外，利用数值模拟手段，给出不同工况组合的阻力，并将其总结为计算公式。该公式已经被引入了设计规范。
(4)海水、排烟冷却塔的热力特性研究
    结合宁海电厂大型海水冷却塔研究，发现了常用的热力计算理论公式必须予以修正。在此认识启示下，对一般意义的海水冷却塔的热力特性进行了研究，得到了海水冷却塔热力计算理论修正公式（与试验结果吻合良好），海水浓缩倍数的理论上限，海水冷却塔塔芯材料的选择原则等结果，这些结果已经列入了电力顾问集团公司编制的海水冷却塔设计导则。
    另外，结合河北三河电厂，第一个国内设计的排烟冷却塔，采用冷态与热态模型试验结合的方法，得出了排烟冷却塔的阻力系数计算公式和烟气抽力的修正计算公式，已经被电力顾问集团公司的设计导则和计算程序所采用。
(5)冷却塔的数值模拟
    早在上世纪80年代，我们曾对自然通风逆流冷却塔进行了数值模拟研究，继后创建了雨区的热交换数学模型，引入雨区的热力阻力当量直径试验结果，编制成了计算机程序，成功地用于多个自然通风冷却塔的优化设计。
3.5. 冷却水专业现场观测
    冷却水工程作为一项新技术，首先需对水力热力温差流场特性有所了解，需要结合火/核电厂的运行要求，通过模拟试验（仿真计算）优化冷却水工程布置，需要研究模拟手段的相似性，……。从提高理论认识和完善工程设计两方面看，现场观测取得第一手资料是必不可少的。冷却水所从建所前就十分重视並大力投入了现场观测工作，几十年来累计进行的现场观测项目，据不完全统计约30余项。

表3-02. 冷却水专业现场观测项目一览表

 续表3-02.   冷却水专业现场观测项目一览表

1983年邀请美国Eric Adams教授来所讲学时部分成员合影

1990年代后期部分当时在所成员的合影

1990建成的冷却水试验大厅

大兴试验基地新试验大厅（效果图代）
　

获奖情况
（1）火/核电厂冷却水工程的差位式布置与理论,在大亜湾核电厂、台山火电厂实施成功后，获得了国家科技进步一等奖（1985年）
（2）与东北师大环境保护研究所合作，对唐山电厂冷却水的收纳水域陡河水库，进行了三年的热排放生态效应研究。获得了1989年水利部科技进步二等奖。
（3）考虑冰冻因素的冷却水模型模拟方法，解决了营口电厂等结冰问题的试验研究，获得了部科技成果一等奖（1987年）。
（4）冷却水工程紊流计算的七种新的模式，分别在营口电厂、陡河电厂、嵩屿电厂等冷却水运动模拟预报中应用，效果显著，获得了部科技论文一等奖（1983年）。

学术交流活动
（1）上世纪80年代初，随着国家的开放政策的实施，与国外专业性接触日渐增多。这期间冷却水所与荷兰Delft水工研究所、法国EDF的国家水工试验所、美国MIT流体力学试验室、Anthony Fall水工试验室、ALDEN理工试验室、意大利米兰水工试验室等都建立了联系；除双方短期参观访问外，还通过派出去学习、实习和请进来讲学等方式，加强了学术交流，增进了友谊。
（2）我所派出去长期学习的有郭智、陈海波、丁文铎、赵永明、李瑞生等，
（3）请进来系统讲学的有MIT的Eric Adam教授、Anthony Fall水工试验室的Heinz Stefan 教授。（国际交流）
（4）1984年，与同济大学环境工程系一起，和英国Braford 大学 R.Falconer教授共同向欧共体提出就水环境课题的中英合作的研究成果报告。
（5）1987年，陈惠泉由院推荐，受邀进入了国际水利学会下属的冷却塔专业委员会，参加了先后在意、苏、西德、东德、伊朗举行的国际会议。赵振国、李平衡、石金铃也参加过这些会议，介绍了我所冷却塔及喷水冷却方面的研究成果。