喷雾冷却实质上是将冷却工质通过喷嘴雾化成无数结构尺寸小、运动速度快的液体颗粒，其换热过程为颗粒撞击在热沉表面而发生的一系列比较繁复的过程。其中一部分的液滴，在与热沉表面发生撞击后，被其反弹而离开，另一部分液滴，则成为液膜，不断地通过冲刷表面而带走热量[2]。当热沉表面温度低于冷却工质饱和温度时，喷雾冷却工作在单相区，此时换热形式主要为液滴撞击表面换热、液膜冲刷表面换热以及液膜蒸发换热；当热沉表面温度高于冷却工质饱和温度时，喷雾冷却工作在两相区，此时喷雾冷却的换热机制更为复杂，不仅存在单相区的换热形式，还加入了液膜内的沸腾换热详细喷雾冷却换热机制可参照图84881

液滴撞击表面换热主要包含液滴穿透液膜时与液膜之间的换热以及液滴与热沉表面接触时的换热两部分。

目前对于液滴撞击表面换热机制学者们已经做了广泛的研究，Waehters等人搭建了可视化液滴撞击热沉表面的实验台，通过观察液滴撞击表面现象并分析实验数据得出如下结论：液滴与热沉表面之间的碰撞主要存在三种形式，分别为弹性碰撞、破碎成膜和塑性碰撞，而韦伯数We是决定液滴碰撞方式的唯一无量纲数。论文网

Pedesen、Senda和Meoinnis等人通过观察单个水滴打击热沉表面时的换热现象，并对液滴初始参数及热沉表面温度进行测量，通过大量实验数据分析给出了单个液滴撞击表面换热的关联式，式中换热量只与韦伯数We有关。

(2)液膜冲刷表面换热液膜是由部分液滴撞击表面破碎成更小的颗粒残留在表面汇聚而形成的，上游持喷射时，推动液膜快速流动形成冲刷表面换热。

Grissom等人通过一系列实验研究表明，当液体颗粒撞击热沉表面时，部分液滴会破碎成更为细小颗粒并在热沉表面上形成一层极薄的液膜，液膜厚度主要影响换热性能。

Matteo等人通过实验也观察到热沉表面液膜的存在，并指出液膜的厚度及流动速度是影响喷雾冷却换热性能的主要因素。

Selvam与Shedd等人通过fluent软件建立数学模型，仿真结果指出喷雾冷却的主要换热形式是液膜冲刷表面换热。

(3)液膜蒸发换热当冷却工质经喷嘴雾化成无数细小的液体颗粒时，提供了巨大的相间接触面积，

使得原本不强烈的蒸发换热也变得不可忽略。

Hsieh等人在以水为工质的喷雾冷却实验中发现，当喷雾流量较小时以蒸发换热为主，其中热沉表面的润湿性影响蒸发性能。王亚青、韩丰云等人通过一系列实验整合无量纲数并给出换热关联式，表明蒸发换热在喷雾冷却中重要的地位。

但Kim、Lin等人通过实验分析给出了相反的结论，指出喷雾冷却的主要换热形式是对流换热，蒸发换热的比重很小。

(4)液膜沸腾换热两相区内主要换热形式为沸腾换热，沸腾换热可以迅速提升喷雾冷却换热能力，气泡有表面成核和二次成核两种形成方式。目前，大部分学者集中在喷雾冷却沸腾换热的研究当中，研究成果十分丰富，但也存在较大的争议。

Pais等人通过实验发现，当热沉表面温度较高时，沸腾气泡的成核中心同时出现在液膜中和热沉表面上，这是因为部分液滴穿过液膜时会带入空气，从而形成二次成核气泡。

Mesler等人在实验中观察到如下现象：沸腾气泡离开液膜后会发生自动破碎，破碎后的气泡再次液化成小液滴，在重力作用驱动下小液滴再次落在液膜表面，新气泡不断在小液滴周围产生，另外随着热沉表面的温度升高，成核密度NB成倍增加。Yang等人建立了以水为介质的可视化喷雾冷却实验台，利用高速摄像机清晰地观察到表面成核气泡与二次成核气泡，并利用大量实验数据分析了传热效果，得出结