射流冲击冷却是一个被研究者广泛研究的传热和流动的工程问题,在工业应用和基础研究中扮演着相当重要的角色。在单相强化传热的换热方法之中,射流冲击换热不仅有较高的换热能力,而且能控制射流流场区域的几何结构和射流流动参数。本文提出新型旋流喷嘴,搭建旋流射流冲击换热实验平台,采用数值模拟计算和实验的方法,以水作为射流工质,研究旋流射流冲击换热的流动和传热特性。主要工作如下:（1）建立旋流射流冲击换热平板的物理模型和数学模型,定义边界条件,划分结构化网格;以Martin等[40]人的实验为基础,分别采用不同的湍流模型预测冲击射流冷却,对比选择SST k-ω为本文的射流冲击冷却的湍流模型。（2）研究了旋流射流冷却的基本流动特性和换热特性。通过速度、湍动能等流动参数和局部努塞尔数、温度等换热参数,分析了流动和换热特性。旋流喷嘴流动特点表现为:旋流喷嘴在旋流槽处的速度较低,中心孔区域与外围旋流槽的交界处湍动能较高;旋流喷嘴换热特点表现为:耦合面会形成一个深蓝色的环形“冷斑”区域（即努塞尔数的峰值区域）,局部努塞尔数随着径向距离的增大而减小,自由射流区域的速度和湍动能分布近似成一个“L”型分布;考察了不同喷嘴头数、旋流喷嘴截面形状、水力学参数对换热的影响。旋流射流比传统圆形射流传播速度更快、范围更广,对于旋流喷嘴,喷嘴头数越多,换热均匀性越好,花形喷嘴能够使得射流工质获得更大的湍动能,旋流角越小水流冲击速度更高,旋流角对旋流冲击射流冷却的影响在靶板的r/dj≤8范围内。考察Re和H对换热的影响,靶面局部努塞尔数随着H的增大而逐渐减小,增大Re可以有效提高换热效率,Re不断增加Nu最大值距离射流中心点（r/dj=0）位置越来越远。（3）搭建以水为冷却介质的旋流射流冲击肋化靶板测试系统实验台,介绍试验系统的组成,包括加热系统、温度测量系统、供水系统、压力流量测量系统等、3D打印制作旋流喷嘴实物件;实验数据处理方法;并介绍实验具体步骤;分析实验误差,包括环境误差、人员误差、装置误差和实验不确定度分析。（4）为了研究冲击换热靶板的形状对换热效果的影响,选用数值模拟得出的30°花形喷嘴对肋化靶板进行散热研究。选用普通圆形喷嘴作为研究对象,验证模拟结果和实验结果的可靠性。研究了肋化靶板肋条的排列方式、肋条的种类以及水力学参数对旋流射流冷却肋化靶板的换热效果的影响。结果表明,靶板温度分布明显受到了肋片角度的影响,肋条角度不断增大,温度场分布近似环形分布,与光滑靶板相比,10°4×4 mm2斜向连续肋型在x=5mm的位置处的温度降低了25%,增加肋条不仅可以增大滞止区的散热效果,而且可以改善整个换热面的效率;三种同一肋型不同倾斜角度靶板中10°肋型靶板的换热效果更加均匀。与连续肋型靶板相比间断肋型的散热效果更好。冲击驻点以及壁面射流区的努塞尔数都随着射流距离H的增大而减小,射流距离越大,旋流对靶面的换热效果作用减弱;在低Re下,x<2 mm的区域局部Nu变化相对平缓。当80000