随着近几十年来半导体技术的迅猛发展,电子芯片局部热流密度越来越大,常规的散热手段将难以满足散热需求,因此高功率元器件的散热问题成为制约其发展的一个重要因素。喷雾冷却作为一种先进的冷却技术,是指工质喷射雾化形成大量离散小液滴,喷淋到待冷却表面,通过两相带走热量的一种冷却手段。喷雾冷却有效利用了相变潜热,有着散热功率高、冷却温度均匀,无沸腾滞后效应、介质需求量小等优点。液氮作为一种廉价的低温流体,无毒无害,在食品速冻、医疗、航空等领域液氮喷雾冷却已经取得了一定应用。本文开展了对液氮喷雾的数值模拟,并设计搭建“可视化”液氮喷雾冷却实验平台,探究了喷雾高度、喷雾流量、喷雾压力对换热性能的影响,为拓展液氮喷雾冷却实际应用场景提供参考价值,本文主要开展了以下研究:1.采用数值计算的方法,基于HRM和AIAD模型,考虑液氮射流雾化过程中的空气动力学作用和热力学作用,对射流雾化过程进行CFD模拟,得到了雾化特性参数与初始入射压力之间的关系,将该模型模拟结果与文献值进行对比,吻合较好,同时分析优化了液核穿透长度的关联式。2.设计搭建了搭一套液氮喷雾冷却真空绝热可视化实验系统,并制备了功率可调的模拟加热源,通过该系统可开展液氮射流喷雾形态研究和喷雾冷却实验研究。3.开展了不同喷雾高度、流量、压力工况下的液氮喷雾冷却的初步实验研究,实验结果表明:（1）为减小液氮工质雾化过程种得蒸发损失,最佳喷雾高度应小于临界高度。单相换热区喷雾高度、喷雾流量对热流密度影响相对有限;在两相区,减小喷雾高度、增大喷雾流量均能够达到更大的临界热流密度和传热系数。（2）增大喷雾压力能够获得更低的表面温度,对应的传热系数更大。当喷雾压力大于1MPa时,继续增大压力对换热的促进作用相对较弱,甚至由于工质速度过大,液滴回弹、外溅,降低了工质利用率,反而降低了喷雾冷却的换热性能。