在磨削加工过程中，传统大量浇注冷却液的冷却方式不仅消耗大量的冷却液，换热效率低下，而且污染环境、危害操作者身体健康。超声振动辅助汽雾冷却技术使冷却液雾化并加注到热源表面，既减少了冷却液的用量又大大提高了冷却液的强化换热能力，从而实现加工过程中绿色高效的冷却技术。在课题组之前的研究基础上，提出了新型纵弯复合振动模式聚焦超声汽雾冷却系统，本文主要对这一新型冷却系统进行理论与实验研究：应用弹性力学的板壳振动理论和亥姆霍兹-基尔霍夫声场理论分析了新型聚焦系统的振动特性和声场聚焦特性，并通过实验进行了验证。研究表明：球壳弯曲振动的辐射声场具有显著的聚焦特性，焦点的位置、声压强度、焦区的形状受球壳曲率半径的影响；在结构一定情况下，聚焦的特性受谐振频率的影响，高阶谐振频率的聚焦效果好于低阶谐振频率，但焦点声压低于低阶谐振频率；弯曲振动与气体介质的辐射阻抗匹配要好于纵向振动。系统具有完全谐振与不完全谐振两种谐振模式；在不完全谐振模式下，系统具有整体谐振和局部共振两种谐振状态，在两种状态下系统都可以实现谐振。基于研究结果，给出了系统在不同谐振状态下的设计方法。新型雾化系统中，液体在弯曲振动圆盘的端面上实现雾化。对新型雾化系统的研究结果表明：这一系统比传统的纵向振动雾化系统具有更高的功率输出能力，可以使液体雾化后具有更强的指向性和作用能量。新型雾化振动系统工作于负载谐振状态，其谐振频率主要取决于换能器的结构，弯曲振动薄圆盘相当于系统的负载。当弯曲振动圆盘谐振频率与系统的谐振频率越接近时，系统的输出振幅越大。从传热学角度对新型聚焦超声汽雾冷却系统的强化换热能力进行数值模拟分析。与普通汽雾冷却相比，聚焦超声汽雾冷却的冷却能力更强。在确定汽雾冷却介质条件下，通过改变聚焦超声的振幅与频率研究了稳态及瞬态换热，得到不同振幅、频率对换热系数的影响规律。对新型纵弯转换复合振动模式聚焦超声汽雾冷却系统的研究结果，对今后这一系统的设计和应用具有重要的实际意义。