射流冲击是一种高效的强化传热方式,在高强度加热、冷却和干燥的众多工程领域具有广泛应用。脉冲射流是一种典型的非连续射流,与连续稳定射流冲击相比,其对流换热特性的影响因素更为复杂。本文针对脉冲射流冲击的传热强化技术发展需求,提出了带射流腔的脉冲射流冲击模式,围绕单股进气脉冲激励射流冲击受限平壁的对流换热换热进行实验和数值研究,进一步地,对若干射流孔型（包括波瓣形喷口、卫星孔阵喷口和分叉-腰果孔组合喷口）进行了较为系统的研究,论文的主要研究工作和取得的主要结论概述为以下四个方面:首先,实验和数值研究了带射流腔的单股脉冲进气射流冲击受限空间平直靶面对流换热特性,获得了脉冲频率（f）、工作因数（DC）、雷诺数（Re）和射流冲击间距比（H/d）以及射流腔结构参数对于脉冲射流冲击换热的影响。实验测试的脉冲频率为5Hz～40Hz、射流雷诺数为5000～15000、脉冲工作因数为0.2～0.8、射流冲击间距比为2～10;相对于实验测试,数值计算的参数范围有所拓宽,即5Hz≤f≤200Hz,5000≤Re≤20000,0.2≤DC≤1.0。研究结果表明,与无射流腔的基准脉冲射流相比,带射流腔的脉冲射流能够增强对流换热,在驻点附近的对流换热系数大约有8%～20%的提高,尤其是在小的射流冲击间距下;射流腔的存在,使得喷口处的射流速度型发生改变,相对于基准脉冲射流,喷口中心的时均速度有所增加而在喷口边缘则有所降低。附加的射流腔引入两个增强脉冲射流冲击换热的主导机制,即在值班阶段形成紧缩效应而提高射流趋近靶面速度,同时在非值班阶段能够形成一定的流动惯性效应维系射流的喷射。在所研究的参数范围内,存在特定的、相对较优的脉冲操作参数,如f=80Hz,DC=0.8,对于受限空间的脉冲射流冲击,H/d=4是相对较优的射流冲击间距比。其次,采用与圆形喷口等面积或等效直径的波瓣状喷口,进行了带射流腔脉冲进气射流冲击受限平直靶面的对流换热实验研究,获得了在典型脉冲射流操作参数下（脉冲频率、工作因数、雷诺数和射流冲击间距比）波瓣喷口结构参数（波瓣数和形状比）对脉冲射流换热特性的影响,并结合数值模拟进行了特定工况的流场数值研究,揭示了波瓣喷口脉冲射流冲击的局部努塞尔数分布特征及其作用机制。研究结果表明,与基准圆形喷口对比,波瓣形喷口脉冲射流冲击在大雷诺数和小射流冲击间距下显示出显著的对流换热强化效果,缘于其具有似于突片激励的流动机制。在小的射流冲击间距下,三瓣状波瓣喷口脉冲射流冲击靶面的局部努塞尔数呈现出内外两个“类三角状”分布特征,其顶角沿径向发生偏离。这一现象在四瓣状和六瓣状波瓣喷口脉冲射流冲击换热中也依稀可辨,分别为“四边形”和“六边形”的局部努塞尔数分布特征;但是,对于八瓣状波瓣喷口,其局部努塞尔数分布则呈现出与圆形喷口基本一致的环状特征。随着射流冲击间距的增大,波瓣喷口脉冲射流冲击局部对流换热系数在周向上的不均匀性消失,呈现出常规圆形射流冲击的对流换热特征。第三,采用与圆形喷口等面积或等效直径的卫星孔阵喷口,进行了脉冲进气射流冲击受限平直靶面的对流换热实验研究,获得了在典型脉冲射流操作参数下卫星孔阵喷口结构参数（中心孔-卫星孔面积比、卫星孔数目和排布）对脉冲射流换热特性的影响,并结合数值模拟进行了特定工况的流场数值研究,揭示了卫星孔阵喷口脉冲射流冲击的局部努塞尔数分布特征及其作用机制。对于卫星孔阵喷口,中心孔和行星孔的射流时均速度存在显著的差异,从中心孔喷射的脉冲时均速度明显高于卫星孔,同时中心孔外围的卫星孔射流受到中心孔射流冲击的壁面射流横流作用而发生径向向外的偏转。在小射流冲击间距下,中心孔对应的射流驻点具有最强的局部高对流换热系数,中心孔外围的行星孔射流也诱导出与行星孔数目一致的局部高对流换热孤岛。在较大的射流冲击间距下,卫星孔阵喷口脉冲射流在冲击靶面上形成“星状”努塞尔数分布。在所研究的几种卫星孔排布方式中,1-6型和1-4-4型卫星孔阵喷口在小冲击间距时具有相对更佳的对流换热效果。与波瓣形喷口相比,卫星孔阵喷口基本没有优势。最后,在总结分析上述喷口流动和换热特点的基础上,提出了一种分叉-腰果孔组合喷口,即在内环分叉形孔的外围设置与之相匹配的腰果孔,每个分叉的伸出方向均在相邻腰果孔的间隙处。采用实验和数值模拟方法对该组合喷口的三种方案（“Y形”或三岔形、“一字形”或狭缝形和“十字形”或四岔形分叉孔）进行了脉冲射流冲击流动和换热特性的研究,所有的分叉-腰果孔组合喷口均具有与圆形喷口相同的出口面积或等效直径。研究结果表明,在本文所研究的三种分叉-腰果孔组合喷口中,“十字形”组合喷口的脉冲射流冲击对流换热最强。由于每个分叉的伸出方向均在相邻腰果孔的间隙处,内环分叉孔射流冲击靶面的壁面射流对腰果孔射流形成的横流效应非常微弱,总体而言,相比于波瓣喷口和卫星孔阵喷口,“十字形”或四岔形分叉孔与腰果孔的组合喷口在高雷诺数下具有一定的对流换热强化优势。