红外相机是由相机、防护罩、红外灯、供电散热单元等组成的一体化设备,凭借着独特的红外成像优势在各种场合有着广泛的用处。当在高温场合使用红外相机时,会引起拍摄失真、测温不准甚至毁坏的情况。本文在热设计基础上采用隔热材料、水冷却、空气冷却结合的方式进行红外相机三态隔热冷却装置的研发,并在水冷却层中采用了双层环形绕流结构的设计思路。本文利用传热数值分析的方法研究了三态隔热冷却装置在不同环境温度时的工作情况,首先通过理论计算验证了初始条件的可行性,然后采用Rerlizable k-ε流体计算模型,得出该隔热冷却装置在300℃环境温度下,装置内部空间的最高温度为48.5℃,最低温度为33.4℃,符合红外相机正常工作的条件,但是在环境温度350℃情况下,装置内部空间局部温度超过50℃,已不能满足红外相机正常工作的条件。通过对影响装置性能的各种因素进行详细的分析与研究,确定水冷却层是最为重要的一层,再利用流体模拟仿真对水冷却层中水流状态的性质进行分析,发现存在环流状态弱以及流体分配不均匀的问题,通过对水冷却层的结构优化设计后降低此问题对装置性能的影响,数值仿真结果显示,优化后的三态隔热冷却装置在环境温度为350℃时,内部空间最高温度为49.3℃,能够满足红外相机正常工作的条件。本文还对此装置进行了相应的模块化设计,使该装置通过模块的改变和组合,能够满足不同型号相机的使用以及不同透光玻璃的要求。本文研究表明,在一定的高温范围内,采用隔热材料、水冷却、空气冷却三种措施结合下的三态隔热冷却装置能够很好的解决高温情况下红外相机的散热问题。