随着大功率电子元器件逐步向着微型化、高度集成化方向发展,其工作时的热流密度迅速提高,如何设计高效可靠的冷却方案对保证其安全运行至关重要。射流冲击作为一种高效强化换热技术,有着非常高的换热系数,是解决未来高热流密度散热问题的热门技术之一。相变微胶囊悬浮液是一种集储热、温控与强化传热于一体的功能性流体,其相变囊芯在固液相变过程中可吸收或释放大量潜热,具有很大的当量比热,可明显提高流体的对流换热能力。基于此,本文结合射流冲击的高效换热性能和相变微胶囊悬浮液的强化换热特点,提出相变胶囊悬浮液射流冲击冷却方式。通过搭建射流冲击实验装置,对相变胶囊悬浮液射流冲击的强化换热机理开展实验研究,系统分析了悬浮液工质参数、射流结构、囊芯相变特性对射流冲击换热的参数影响规律,同时建立相变胶囊悬浮液物性参数预测模型和胶囊单体颗粒熔化时间模型。研究所得的主要结论包括:测量了相变微胶囊颗粒的相变特性和悬浮液的热物性,分析几个关键参数对射流冲击换热和压降的影响。由于相变潜热的吸收,三种浓度悬浮液的换热系数均强于水,10%悬浮液的射流换热能力比水提高了32.8%,然而更高浓度悬浮液的传热增强有限;系统的压降均随着工质流速的增加而迅速增加,并且悬浮液浓度越大,系统压降就越大。当质量流量一定时,单喷嘴直径越小,换热系数越高,但同时压降也越大,需要耗费更大的泵功率;随着射流间距的增加,单孔射流冲击换热系数呈现先增大后减小的趋势,当射流间距为ΔL/D=4～9.3时,换热效果较好;换热系数随射流角度的减小而减小,变化相同幅度的射流角度,换热效果的下降幅度逐渐增大。悬浮液的换热系数随射流温度的升高先增大后减小,最佳射流入口温度比熔融峰值温度低约12.1℃,入口温度过高或过低都会导致悬浮液的换热效果变差,只有在合适的范围内时,悬浮液的对流换热性能才会优于水;相变材料的完全熔化时间始终小于颗粒在加热面停留时间,可以确保处于熔融状态。三种阵列喷嘴的换热效果均明显强于单孔喷嘴,并且19孔阵列喷嘴的换热效果最好,其次是37孔喷嘴,7孔喷嘴的换热效果最弱;压强随阵列孔数的增加迅速增加,流量越大时,压降增幅越大。当孔间距一定时,阵列喷嘴的换热系数随着射流间距的增大而降低,且最佳射流间距小于单孔喷嘴的最佳射流间距。孔间距和射流间距共同影响换热效果,射流间距较小时,孔间距越小,换热效果越好;当射流间距较大时则相反,孔间距越大换热效果越好。对实验稳定性进行了检验,与最初对流换热系数相比,系统在循环1000次后换热性能仍可达最初的94%以上。