喷雾冷却是一种十分高效的冷却技术,现阶段主要运用于电子元器件的散热,同时在航空航天以及医疗领域也有着广泛的使用。喷雾冷却主要通过微小液滴高速撞击壁面来实现高效的表面换热,但实际上冷却液在喷雾完成后,仍然具有一定的冷却能力。对于竖直表面,冷却液液滴会在重力作用下沿着壁面向下流动,形成液体降膜冷却;而降膜蒸发冷却本身也是一种在化工、能源等行业被广泛使用的技术。在过去几十年的研究中,国内外学者的研究方向主要集中于喷雾冷却中液滴撞击壁面过程的冷却机理研究与相应参数对于冷却效果的影响,而对喷雾后沿壁面的降膜冷却换热过程鲜有关注。本文考虑这两种冷却方式的结合,选取圆柱表面作为研究对象,通过可视化实验与数值仿真结合的方法,对于喷雾过程中喷雾冷却与降膜冷却换热机理进行探索,主要工作如下:(1)设计实验方案,搭建喷雾冷却实验台,采用高速相机对不同距离与倾斜角度下的液滴与液膜流动形态进行拍摄观测,分析不同工况下的喷雾液滴与降膜流动特性并解释其原因。同时通过Opencv计算机视觉库,编写代码对所得图像进行识别,通过处理得出不同工况下液膜的厚度,总结喷雾特性对于液膜厚度的影响。(2)通过实验与数据处理探究喷雾冷却与降膜冷却过程中的换热能力的大小,并得出冷却曲线。设计实验工况,以喷雾距离、喷雾角度及喷雾压力作为参数,得到不同参数对喷雾冷却与降膜冷却换热能力的影响,为以后喷雾冷却工程设计提供指导与建议。(3)建立合理数值仿真模型计算喷雾冷却过程,将仿真结果与实验对比,验证计算模型的可行性。对通过实验无法测量到的物理量进行计算,得出喷雾冷却中壁面温度与换热系数的分布状态,并得到壁面的液膜厚度分布。