随着微机电系统(Micro-electro-mechanical System，MEMS)技术的迅猛发展，诸如微流道散热器、微泵、微阀、微混合器、微喷嘴、微生物芯片等微流体器件的应用越来越广泛。在这些器件中，微流道是介质输运的基础，各种功能部件之间均由它连接。与宏观流动系统不同，随着特征尺度的减小，表面效应成为影响微流体系统性能的主要因素。深入了解微流道内流体流动和传热特性，对微流体器件的功能实现和优化设计具有重要作用。本文主要对微流道内动电效应、壁面滑移和壁面粗糙度三种表面效应的影响机理进行系统深入的研究，获得了表面效应影响下的流体流动及传热规律。论文的主要研究工作及获得的结论如下：(1)研究了壁面非对称边界条件下，动电效应对压力驱动微流体流动及热传递特性的影响。系统地分析了动电参数、壁面zeta电势、上下壁面zeta电势比及热通量比等参数对电势场、流场、温度场及微流体传热性能的影响。结果表明上下壁面zeta电势的大小相同、极性相反时，其引起的电场力相互抵消，动电效应消失；微流道内的温度场与双电层电势分布密切相关，上下壁面zeta电势取值不同时，造成双电层分布的不一致，从而影响壁面附近的温度场；对流传热性能与流体流速紧密相关，动电参数值小时，溶液浓度较低，此时双电层的厚度较大，努赛尔数随着zeta电势的增加而减小。而当动电参数值大时，双电层较薄，即使壁面zeta电势增加，它对努赛尔数的影响也很小。此结果表明可通过人工调控壁面zeta电势或改变溶液浓度来改善通道的流动和传热性能，为实现压力驱动下微流道内流体的精确操控、温度控制以及散热分析提供了依据。(2)研究了壁面滑移和动电效应两种因素耦合作用下微流体流动及传热特性，建立了相应的数学模型。运用电势分布的解析表达式，推导出流动电势及无量纲速度分布的解析表达式，将速度解代入能量方程，得到流道内的温度分布数值解。研究结果表明，流动电势阻滞流体流动，降低流速，而壁面滑移促进流动，使流速增加并放大电黏效应。在两种效应耦合作用下，定量分析了两者对流动及传热的影响大小，研究表明在流动中，动电效应占优，而在传热中，壁面滑移效应占优。在高壁面zeta电势下，壁面滑移和动电效应对滑移流速及努赛尔数的影响相互抵消。耦合分析和量化计算所得结果表明，为增强微流道的输运效率和散热性能，应采用疏水材料；而增加zeta电势，可大大改善疏水微流道内动电效应对流动和散热性能的不利影响。(3)采用几何形状描述法对微流道内的壁面粗糙度效应进行建模。构造了矩形、三角形、圆顶形和锯齿形等四种粗糙微流道模型，给出一种基于随机函数构造锯齿形随机粗糙元的方法。全面地分析了粗糙元形状、间距和高度对速度分布、压降、温度分布、摩擦因子及努赛尔数的影响规律。研究结果显示，壁面粗糙元的间隙区域有大量旋涡和回流，使壁面附近的流动发生明显改变，使主流区沿流动方向的压降增大，流阻增加。粗糙元的高度和密度会显著影响微流体流动及传热特性，粗糙元高度增加，对微流道传热及流动均不利，而粗糙元密度增加，增大了散热面积，微流道流阻增大但传热性能却增强。该结果合理解释了壁面粗糙度使努赛尔数增加的原因，对于人工粗糙元微流道散热器的优化设计具有指导意义。(4)最后还研究了壁面粗糙度及动电效应耦合作用下微流体的流动与传热特性。结果显示在粗糙微流道中，动电效应的存在使微流道流阻增大，而传热性能却增强，指出动电效应引起的逆向扰动是传热性能增强的原因。