J-T节流制冷器被广泛应用于多种红外设备中。在有限结构内达到冷量最大化，是节流制冷器在小型化发展中面临的问题之一。本文在考虑流体物性变化和部件漏热的基础上，建立了一维稳态节流制冷器热力模型，着重对用于节流制冷器的双螺旋翅片换热器中 3项结构参数（翅片的肋高、肋厚和肋间距）对换热器性能的影响进行了计算分析，并采用遗传算法对结构参数进行了优化。研究结果表明：论文所进行的数值计算与实验结果吻合较好；在给定工况和结构参数范围内，肋高和肋厚增加会导致换热器的熵产和冷端冷量都增加、肋间距增加则使换热器的熵产和冷端冷量都减少；并存在最优参数使换热器冷端冷量最大。本文所建立的计算方法为 J-T节流制冷器在工程应用中的结构优化和设计提供了高效的途径。

为了满足大功率激光器件高热流密度及低表面温度的冷却需求，以R22为冷却工质，实验研究了在闭式系统中改变喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却中临界热流密度、冷却温度等冷却性能的影响，实验结果表明：在喷雾入口压力为0.8 MPa，喷雾高度为22 mm，入口温度为-3 ℃的实验条件下，当喷雾腔压力在0.2~0.4 MPa范围内变化时，随着喷雾腔压力的升高，临界热流密度值(CHF)先增大后减小，存在最优的临界热流密度，冷却壁面温度随着喷雾腔压力的升高而上升；当改变喷嘴孔径时，CHF存在最优值，过小及过大的孔径均会影响喷雾冷却性能；当喷嘴孔径为 0.4 mm，喷雾腔压力为0.34 MPa时， CHF值最高，为276.1 W·cm-2，其对应的被冷却表面温度为26.8 ℃，表面换热系数为 66 640 W·m-2·K-1。