当前，电子设备功率越来越高，尺寸越来越小，导致其散热热流密度越来越高，如果不采取有效的热控制方法，电子设备的温度会不断攀升，将影响电子设备正常工作，甚至引起电子设备失效。传统的风冷、水冷等热控方法已经很难满足高热流密度电子设备的散热需求，喷射冷却技术将成为未来高功率电子设备散热的首选方法之一。但是，由于影响喷射冷却性能的因素众多，包括喷射孔大小、位置、换热表面结构、换热工质及其流动状态等，其换热机理非常复杂。因此，急需深入研究喷射冷却的影响规律，探索喷射冷却的强化方法，以便为喷射冷却技术的工程应用提供理论依据。　　本文围绕喷射冷却特性及强化传热方法开展了研究工作，主要包括以下几个方面:　　(1)建立了浸没式单相阵列射流冷却的实验系统，以去离子水作为工质，实验研究了射流孔直径、射流角度、工质流量等因素对阵列射流冷却性能的影响。结果表明，与普通的强迫对流冷却装置相比，阵列射流冷却具有较高的对流换热系数，对流换热系数最高可达到56000W/(m2K)。阵列射流冷却性能与工质流量、射流孔直径、射流角度等因素有关，阵列射流的换热系数随着工质流量的增大而增大;在同等流量条件下，射流孔孔径越小，射流冷却装置的对流换热系数越高，射流前后压差越大，阵列射流冷却所需泵功越高;在同等孔径与阵列孔间距条件下，垂直射流时射流冷却性能更佳。　　(2)为了进一步开展阵列射流冷却装置的优化设计研究，建立了单相阵列射流冷却流动与传热的理论模型，计算分析了冲击高度、相邻射流孔间距、表面微结构、出口数目等因素对阵列射流冷却装置的流动特性与传热性能的影响。研究表明，冲击高度与孔径的比值、阵列射流孔间距与孔径的比值均存在一个最佳值，分别为H/dn=5.0和S/dn=7;通过研究阵列射流冷却的流场发现，位于换热表面中心区域的射流流体压迫位于出口边缘区域的射流流体，导致位于出口边缘区域的射流流体的射流轨迹向出口方向偏斜，在换热表面上形成了类似于“Y”形的冲击驻点区，削弱了出口边缘区域的局部换热性能;与平表面相比，压窝和凸球型表面微结构可以有效地强化阵列射流冷却装置的对流换热性能;对出口数目的研究发现，四个出口时射流冷却性能最佳。　　(3)开展了纳米流体射流冷却的强化方法研究，实验研究了射流工质分别为Cu-乙二醇/水纳米流体和Cu-水纳米流体(纳米粒子平均粒径都是26nm)的阵列射流冷却装置的冷却性能。结果表明，与液体工质相比，纳米流体可以有效强化阵列射流冷却装置的换热性能，比如，与工质为基液的射流冷却相比，工质为1.12Vol.％的Cu-乙二醇/水纳米流体的射流冷却装置的换热系数提高了18.5％，工质为0.68Vol.％的Cu-水纳米流体的射流冷却装置的换热系数提高了11.2％，且射流冷却装置的对流换热系数随纳米流体的粒子体积份额的增加而增大;当纳米粒子体积份额过低时，如本文中0.17Vol.％的Cu-水纳米流体，由于纳米粒子强化换热的程度不及液体粘度增大的程度，导致射流冲击性能减弱，过低体积份额的纳米流体射流换热系数低于基液为工质的换热系数。研究了分散剂对纳米流体阵列射流冷却性能的影响，发现由于分散剂的加入，导致纳米粒子和分散剂粘附在换热表面上，形成一层膜状结构，增加了换热表面和流体之间的传热热阻，削弱了纳米流体阵列射流冷却性能。　　(4)为了满足更高热流密度条件下的散热需求，开展了相变阵列射流冷却方法的研究，建立了相变阵列射流冷却的实验系统，讨论了工质流量、热流密度、过热度等因素对相变阵列射流冷却性能的影响。结果表明，与单相阵列射流冷却相比，在控制换热表面温度相同条件下，相变阵列射流冷却所需工质流量更小，散热热流密度更高，如当控制换热表面温度为60℃时，相变射流冷却所需流量仅为单相射流冷却的20％，其散热热流密度提高了67％;随着工质流量的增大，相变阵列射流冷却装置的换热系数缓慢增大，且最终趋于稳定;随着热流密度的提高，工质的相变潜热换热量逐渐提高，相变阵列射流冷却装置的对流换热系数逐渐增大;气态工质与液态工质之间的相互影响共同决定了相变阵列射流冷却的性能。　　(5)建立了三维稳态相变阵列射流冷却装置的数值模型，计算分析了相变阵列射流冷却装置的流动与传热特性，分析了进口温度、阵列孔间距、过冷度等因素对相变阵列射流装置的换热和流动特性的影响。数值结果与实验结果吻合良好。研究发现，射流孔阵列布置时，在长度方向上行间距与孔径最佳比值为4，在宽度方向上列间距与孔径最佳比值为6;在换热表面上可清楚辨认出驻点区和壁面射流区的界限，换热表面中心区域温度较低，出口位置温度较高;提高工质的过冷度，促使相变射流冷却装置的工质汽化率增大，进而强化了相变射流冷却装置的换热性能。　　(6)为了进一步研究高热流密度条件下电子设备的散热方法，本文开展了喷雾冷却的实验研究，以R134a作为工质，讨论了流量、过冷度等因素对喷雾冷却性能的影响。实验结果表明，喷雾冷却装置具有极高的换热性能，其换热系数高达128400W/(m2K);喷雾冷却装置的换热系数随着工质流量的增大而增大，但是流量的增大将导致工质汽化率降低;相变潜热换热量在喷雾冷却装置中占据主导地位，提高工质的汽化率可以有效的增强系统的换热性能，合理平衡工质循环流量和汽化率将是获得更高喷雾冷却性能的关键。　　喷射冷却技术可满足高热流密度电子设备的散热需求，具有对流换热系数高、换热表面温度低等优点。其中，单相喷射冷却性能随着工质流量的增大而增大，采用高导热性能工质能够有效增强单相喷射冷却性能;工质过冷度和流量影响相变喷射冷却性能，减小工质过冷度，提高汽化率能够有效提高相变喷射冷却性能。