随着微型化、集成化技术的发展,很多电子器件的工作热流密度越来越大,传统的空气冷散热技术已经难以满足其散热需求。液体射流冷却技术作为解决高热流密度散热的有效方式,具有广阔的应用前景。但是目前大部分的研究都是在恒热流下开展,无法适用于周期性加热的应用场景。本文搭建了用于周期性热流密度下的阵列射流冷却实验回路,研制了可用于可视化研究的阵列射流试验段,以单晶硅片为载体的铂金属膜作为热源,去离子水为工质,首先在不同射流朝向和速度下,进行了恒热流密度加热的稳态实验研究,以此为基础,又开展了不同加热频率、占空比、以及峰值热流密度时周期方波加热下的瞬态实验研究,主要研究结果如下:(一)对于恒热流加热:(1)随着流量的提高,射流表面的换热性能增强,但是会使射流表面的换热均匀性降低;(2)由于过冷受限式射流冷却流动和沸腾传热的特殊性,射流朝向对射流沸腾换热几乎没有影响;(3)射流表面的过冷沸腾现象会导致试验段出口压力信号出现500-1500 Hz的高频波动,其幅值随着沸腾剧烈程度的增加而增加,而且频谱分布与沸腾气泡的生长和湮灭周期相对应。(二)对于周期方波热流加热:(1)增加占空比会提高滞止区温度上升的速率,但是不影响对冲区的温度上升快慢,而加热频率对滞止区和对冲区的温度上升速率没有明显的影响;(2)当加热时间相等时,减少冷却时间会使射流表面更快进入比较剧烈的沸腾状态;(3)当周期性方波的峰值热流密度使射流冷却为单相换热状态或者剧烈沸腾状态时,加热面温度接近或稍低于同等恒热流密度下的稳态工况,但当峰值热流密度使射流冷却在核态沸腾起始点(ONB)附近时,加热面对冲区的温度要明显高于同等热流密度下的稳态工况,其原因在于周期加热无法使对冲区进入稳定的核态沸腾;(4)在516W/cm~2的热流密度下,射流表面发生沸腾所需的时间主要集中在0.02 s-0.03 s范围内,加热频率对其几乎没有影响。