随着高速飞行器的马赫数越来越高,飞行器蒙皮表面迎风面的气动热也越来越显著,而高精度红外探测器的红外探测精度不断提高,飞行器表面与大气的红外辐射特性的细小差异都可能对飞行器的红外隐身性能产生不利的影响,这使得高速飞行器蒙皮表面的热环境控制问题愈发显著,采用机载燃油或冲压空气作为热沉的换热能力有限,因此需要考虑研究新的冷却方式及其换热特性,以满足高温部件大面积强化换热的需求。本文依托于上述背景中大面积强化换热的应用需求,以高温部件大面积喷雾强化换热作为研究背景,采用商业软件对多喷嘴的喷雾强化换热进行了非稳态流动条件下的数值模拟,采用控制变量法,以薄铝板为研究对象,对其在不同的喷雾条件下的温控效果进行了研究和探讨,本文的主要工作如下:首先研究了喷雾强化换热的相关机理,阐述了不同喷雾角度,流量、阵列形式对其强化换热特性的影响,分析了喷雾强化换热过程中涉及到的液滴破碎机理、强化换热规律、数值模拟方法和喷雾强化换热的优缺点,为高温部件大面积喷雾强化换热特性的数值研究提供了理论依据和数值模拟基础。其次研究了喷雾强化换热数值计算过程中所需的数理模型及其方程,包括喷雾强化换热过程中存在的热流耦合计算方法,连续相数值计算方法,离散相数值计算方法,连续相与离散相的耦合计算方法,由于部分数理模型中存在经验公式和对真实情况的近似假设,所以数值模拟的结果具有一定的局限性,但这些也是数值模拟的理论基础,阐明了数值模拟的可行性。针对高温部件大面积喷雾强化换热的物理模型,本文进行了几何建模和网格划分,结合相关数理模型的适用范围,选择了最接近真实情况的数学模型和数值计算所需边界条件,通过对迭代计算过程中的残差进行分析,本文对数值模拟的收敛性进行了判断。本文通过不同程度的网格加密,验证了网格无关性,通过与前人工作的对比分析,验证了所采用方法的正确性和计算结果的可靠性。此外,研究了不同热流密度对铝板温升速率的影响,并对模拟结果做了详细地分析。最后,针对多喷嘴喷雾强化换热系统,研究了不同喷嘴角度、不同喷嘴高度、不同喷雾流速、不同喷雾流量、不同热流密度以及不同喷嘴间距对喷雾强化换热效果的影响,尤其是对于喷雾面和热流面表面温度分布的影响,同时定性地分析了导致相关现象产生的原因,模拟结果对高温部件大面积强化换热特性的研究具有一定的参考价值。