随着电子技术的不断进步,电子元器件的能耗不断提高,传统的冷却方式已经不能满足当今电子元器件的冷却需求。鉴于此,一些基于相变冷却方式的新兴冷却技术逐渐受到关注和重视。其中,喷雾冷却技术以其冷却能力强、换热表面温度低且分布均匀、冷却工质需求量少等优点,被认为是解决大功率电子元器件散热的首选冷却技术。喷雾冷却过程中最为基本的现象是液滴撞击固体表面的运动及蒸发传热过程。亲-疏水混合表面是一种同时具有亲水性和疏水性的表面,既可促进液滴发生分裂,影响液滴膜态蒸发,又可提供大量的气化核心,促进液滴核态沸腾。因此,亲-疏水混合表面是一种具备促进液滴蒸发传热能力的表面。本文以亲-疏水混合表面为研究对象,系统地研究了亲-疏水混合表面上液滴的运动行为及蒸发传热过程,并进一步研究了亲-疏水混合表面上的喷雾冷却换热性能。主要研究内容和结论如下:（1）本文首先通过数值模拟方法研究了液滴撞击亲水表面、疏水表面和亲-疏水混合表面的两相流特性,发现了亲-疏水混合表面促进液滴分裂的现象,探明了各种参数对液滴运动及分裂的影响。研究结果表明:亲-疏水混合表面上液滴在亲水区和疏水区受到的作用力不同,导致铺展过程中液滴边缘呈现波浪状,进一步导致回缩过程中液滴发生分裂。液滴最大铺展系数越大,分裂出的卫星液滴越多。亲水区的静态接触角越小或者疏水区的静态接触角越大,亲-疏水混合表面上液滴分裂出的卫星液滴越多。（2）分析了撞击时刻与最大铺展时刻液滴具备的能量,预测了亲-疏水混合表面上液滴最大铺展系数,研究了不同亲-疏水混合表面上液滴的分裂效果,提出了表面结构强化液滴分裂效果的方法。研究结果表明:亲-疏水条纹表面上液滴在最大铺展时刻跨越的条纹数小于2时,无法发生分裂;跨越的条纹数量大于3时,稳定时刻的三相接触线长度最大,故分裂效果最好。对不同疏水图案的亲-疏水混合表面,最大铺展时刻液滴所跨越亲水区域和疏水区域的无量纲边界长度的决定液滴分裂效果。（3）实验研究了亲水表面、超疏水表面和亲-疏水混合表面上液滴膜态蒸发过程,探明了亲-疏水混合表面对液滴膜态蒸发的影响机制。实验结果表明:亲-疏水混合表面上液滴的分裂行为可以增加三相接触线长度,在加速液滴蒸发的同时增强液滴与加热表面之间的换热。与亲水表面相比,亲-疏水混合表面上液滴的吸热功率可以提升50.94%。由于分裂出来的卫星液滴尺寸小于主液滴,故当卫星液滴进入CCA蒸发模式时,主液滴仍处于CCR蒸发模式,将这种蒸发模式定义为CCR-CCA混合蒸发模式。当卫星液滴较大时,可以延迟进入CCR-CCA混合蒸发模式,从而长时间保持较大的三相线长度,进而增强液滴与加热表面之间的换热。（4）实验研究了亲水表面和亲-疏水混合表面上液滴核态沸腾过程,探明了亲-疏水混合表面对液滴核态沸腾的影响机制。实验结果表明:降低表面能或添加表面微结构均可以降低液滴进入核态沸腾所需要的过热度。亲-疏水混合表面上的超疏水结构结合了低表面能和微结构,可以进一步降低液滴进入核态沸腾所需要的过热度,从而增强液滴与过热表面之间的换热。当表面过热度为20K时,亲疏水混合表面上液滴的吸热功率比亲水表面高542.66%。此外,亲疏水混合表面上超疏水图案尺寸越大,超疏水结构促进液滴核态沸腾的能力越强,液滴与过热表面之间的换热能力越强。（5）实验研究了亲水表面、超疏水表面和亲-疏水混合表面上的喷雾冷却过程,结合液滴核态沸腾分析了亲-疏水混合表面对喷雾冷却的影响机制,提出了增强喷雾冷却换热性能的新方法。实验结果表明:当质量流量为6.3kg/h时,亲-疏水混合表面上喷雾冷却进入核态沸腾阶段所需要的表面温度低于亲水表面,从而有效提高了喷雾冷却的换热性能。当表面温度为130℃时,亲-疏水棋盘表面的热流密度和换热系数达到200.53W/cm2和19262.96W/m2K,比亲水表面高50%以上。随着流量的增大,快速流动的液膜阻碍了亲-疏水混合表面上超疏水区域气泡的长大和脱离,导致亲-疏水混合表面的喷雾冷却性能逐渐向亲水表面靠近。