相变技术的应用一直不断地出现于新的应用领域,如从冶金工业到半导体器件的冷却。与相变有关的主要冷却技术有池沸腾、流动沸腾和喷雾冷却。在这些冷却技术中,喷雾冷却由于在很小过热度时能产生极高的热流密度(1,000 W/cm2,水),以及温度分布均匀的特点而极具吸引力和宽阔的应用前景。目前,大多数研究主要集中于研究喷射参数、实验参数与热流密度之间的关系。提高喷雾冷却热流密度的方法目前局限于通过改变换热表面的几何结构来实现,原因是由于毛细力的作用使得液体在换热表面上的分布更加均匀进而强化换热。由此,如果采用具有明显毛细力几何结构的换热表面,即毛细微槽群表面,那么微槽内的液体在毛细力驱动下将分布得更加均匀,进而极有可能得到更稳定的、具有更高强度的热流密度。此外,在混合工质池内沸腾换热中,经典传热学认为混合工质中较低沸点的组份蒸发形成汽化核心,从而强化膜态沸腾、提高临界热流密度。因此,将毛细微槽群结构和混合工质结合起来实现各自的优点,则极有可能进一步得到更稳定、具有更高临界热流密度的喷雾冷却。本论文中,针对一组不同尺寸的微槽群表面做了详细的喷雾冷却可视化实验研究。为了避免接触热阻,微槽群几何结构直接在加热段顶部加工而成,加热段有效横截面积为2.0 cm×2.0 cm.研究表明,在所有实验条件下,微槽群换热表面均能提高喷雾冷却的热流密度。此外,流量也能大大提高喷雾冷却的热流密度；换热表面方向,喷射方向和喷射压力对光滑表面和微槽群表面的喷雾冷却都有不同程度的影响。接着,研究了蒸馏水和乙醇以不同摩尔比例混合的混合工质对微槽群表面喷雾冷却换热的影响。研究表明：采用混合工质能明显地提高喷雾冷却的临界热流密度；混合工质喷雾冷却的结论与混合工质池内沸腾换热的结论不同。此外,本文确定了最高临界热流密度所对应的混合工质的最佳摩尔配比。最后,借助VOF (the Volume of Fluid)方法研究了液滴-壁面／薄液膜间的相互作用,以及该相互作用对换热的影响。结果表明：We数和接触角对液滴在壁面上的扩展过程有很大的影响,进而影响换热。液滴-薄液膜间相互作用的数值模拟结果表明：液滴-薄液膜间相互作用能提高换热系数,液滴-薄液膜间相互作用影响传热细节。