伴随集成化、微型化技术迅速发展,散热问题成为限制电子元器件发展的瓶颈之一。静电喷雾冷却具有工质利用率高、能耗低、温控精确等优点,有望成为解决电子元器件冷却及航空航天热控难题的新型技术。针对当前静电喷雾流量过低和工质沸点过高这两个问题,本文选择制冷剂R141b掺混乙醇的混合溶液作为工质,对其在不同静电破碎模式下的喷雾冷却性能进行了实验研究。基于单一液滴撞击壁面动态行为的可视化实验研究,获得了壁面温度、荷电量、乙醇体积浓度和撞击速度对液滴撞击行为的影响规律。通过分析影响静电喷雾冷却特性的关键因素,探索电场强化喷雾冷却的作用机制,为发展静电喷雾冷却技术提供研究基础。主要研究工作与结论如下:1.设计搭建了混合工质静电喷雾冷却实验台,对混合工质静电破碎模式进行了可视化研究,对比分析了不同模式下的静电喷雾冷却性能。实验研究发现:随着荷电电压升高,混合工质呈现出四种破碎模式,即滴状破碎、静脉曲张破碎、鞭甩破碎和分支破碎;随着破碎模式的转捩,液滴粒径减小,喷雾外流场改善,同时液滴群撞击过热壁面后的迸溅、回弹行为得到有效抑制,从而显著增强了静电喷雾冷却性能;在分支破碎模式下,CHF（临界热流密度）增加了27.3%。2.研究了乙醇体积浓度对混合工质静电喷雾冷却性能的影响规律。结果表明随着乙醇浓度提高,喷雾冷却曲线呈现出向高温区偏移的趋势,乙醇强化喷雾冷却性能的最佳浓度随基面温度提升而增大;外加电场会一定程度改变不同基面温度所对应的最佳乙醇浓度,荷电电压由0 k V提升至8 k V,壁温低于66°C的温度区间内的最佳乙醇浓度由10%转变为20%;结合电子元器件在不同温度下对冷却性能的需求,其安全运行温度范围内的最佳乙醇浓度确定为30%。3.基于高速数码显微摄像技术,对液滴撞击热壁面动态过程进行了可视化观测,获得了不同换热阶段下液滴荷电量对液滴撞壁动力学行为的影响规律。结果表明,在膜态蒸发阶段,液滴最大铺展直径随液滴荷电量提高而增大,最大提升率为10.2%,但液滴回缩高度并未明显变化;进入核态沸腾阶段,荷电量的提高会促进液滴铺展并削弱回缩,液滴无量纲高度最大下降0.09;在膜态沸腾阶段,液滴表面的自由电荷会对液滴回弹行为产生抑制作用,液滴最大回弹高度和回落时间均随液滴荷电量增加而下降。分析了乙醇浓度对混合工质液滴撞壁铺展行为的影响,发现提高乙醇浓度会削弱液滴的铺展性能,导致液滴最大铺展直径下降,收缩时长缩短。