随着超级计算机、航天技术、大功率激光器以及苛刻工况下的军用装备技术的快速发展，找到有效、强力的热管理技术已经成为科学家及工程师们必须解决的问题。喷雾冷却技术和纳米流体技术都是近年来备受瞩目的强化传热技术。在较低温差的条件下，喷雾冷却技术能够达到很高的热流密度以及传热性能，同时又维持待冷却表面较低的温度；纳米流体技术可以有效的提高工质的导热系数及传热系数，当浓度较低时可以维持和基液相当的粘度。文献显示，目前虽然有很多学者都对这两种单一的技术进行过研究，但基于纳米流体的喷雾冷却技术研究尚未见报道。 本文为这两种强化传热技术的结合做了有益的探索。作者根据纳米流体喷雾冷却工质特殊性设计了同时能够适应水工质及纳米流体工质的闭环喷雾冷却实验系统，并采用红外热像设备对待冷却表面的温度做半定量分析；数据采集系统由极具性价比的PC+温度巡检仪组合方式构建，使用LabView编制数据采集程序进行通信。本文涉及的主要研究成果如下： 1、研究了喷嘴工作范围内的喷雾高度、压力对纯水工质传热性能的影响，并得出最优喷雾高度为喷雾锥体与待冷却表面内切时的高度。 2、采用超声波震荡+搅拌桨混合的方式配制不含分散剂的水-TiO2纳米流体，大大降低喷雾冷却过程的流动阻力。 3、在最佳喷雾高度条件下，研究了喷雾压力、纳米流体工质浓度对传热性能的影响。水工质实验中，传热温差8.9℃、压力4.6bar时热流密度达到34.2 W/cm2；相同热流密度下，纳米流体最优质量分数为1％，传热温差仅6.5℃，传热系数达到52.3 kW/(m2k)，比水工质高35.5％。 4、拟合出水工质平均努塞尔数Nu和雷诺数Re(603≤Re≤983)的经验关联式，并在此基础上引入纳米流体体积分数φ(0.03％≤φ≤0.27％)，得出包含体积分数φ经验关联式。