当微槽群热沉热流密度较高时,其内部液体工质蒸发加剧、流动阻力增大,微槽群热沉内会发生局部乃至全面干涸,传热恶化,性能下降。改善微槽群热沉内液体润湿,避免干涸,对其相变换热至关重要。电水动力学(EHD)效应作为一种有效的主动强化换热手段,可以强化微槽群热沉内液体润湿特性并减缓干涸,从而强化微槽群热沉内传热特性。本文对电场作用下微槽群热沉内液体润湿与干涸特性进行了实验与理论研究,旨在通过电水动力学效应改善微槽群热沉内液体润湿特性以达到强化微槽群热沉内相变换热的目的,并为电场环境下微槽群热管理系统的强化传热提供理论依据。本文首先对电场作用下微槽群热沉内液体润湿特性的变化规律进行实验研究。使用高速摄像机拍摄电场作用下开放式矩形毛细微槽群热沉内蒸馏水工质的润湿长度,使用红外热像仪对微槽群热沉表面温度进行观测,从而得到微槽群热沉内液体润湿长度随微槽倾斜角度、热流密度、微槽尺寸以及电场强度的变化规律。实验研究发现:当微槽群热沉倾斜角度较低时,电场对微槽群热沉内润湿长度强化不明显;随着倾斜角度的增加,电场对微槽群热沉内液体润湿长度的强化增强。当微槽群热沉热流密度较低时,电场对微槽群热沉内润湿长度强化显著;随着热流密度的增加,电场对微槽群热沉内液体润湿长度的强化降低。微槽尺寸对电场强化微槽群热沉内液体润湿有重要影响,本实验参数范围下电场对深宽比较小的矩形微槽群热沉内液体润湿长度的强化更为显著。通过对干涸长度以及微槽群热沉加热区域干涸热流密度的分析,发现电场对微槽群热沉加热区域内润湿特性的改善,能使加热区域支撑更高热流密度。当电压为5 kV时,槽宽为0.35 mm,槽深为0.55 mm的微槽No.4的加热区域能够承受的干涸热流密度为未加电场时的1.5倍。本文探讨了电场功耗问题,将因EHD效应对润湿特性的改善而带走的热量与电场功耗的比值定义为效益因子,实验发现随电压增加微槽No.4的效益因子先增加后减小,在电压为5 kV时达到最高值10.3。由此可见,使用EHD效应强化微槽群热沉内液体润湿特性是可行的。实验发现存在两个最佳强化电压,其一对应微槽群热沉润湿长度,超过该电压值后润湿长度下降。在本实验参数范围内,深宽比较大的微槽群热沉对应的最佳强化电压较小,而同一微槽群热沉的最佳强化电压随热流密度变化不大。第二个最佳强化电压对应电场强化微槽群热沉润湿的效益,使用EHD效应强化微槽群热沉换热时,应尽可能兼顾功耗以及强化换热效果,以谋求更高的效益。本文发展了基于自适应理论的能够预测电场作用下矩形和三角形微槽群热沉内液体润湿长度的一维轴向模型,通过建模对矩形微槽内液体润湿长度随微槽尺寸、热流密度、电场强度等因素的变化规律进行理论研究。根据蒸发薄液膜理论,矩形微槽群热沉边角流动区域的蒸发薄液膜的高强度蒸发是其具有高换热能力的原因。理论研究表明,电场对矩形微槽群热沉边角流动区域的液膜长度的强化十分显著,这是EHD效应能够强化矩形微槽群热沉换热能力的重要原因。