当今,依然是过度依赖煤、石油、天然气等化石燃料的时代,大量温室气体排放带来了一系列的环境问题。因此,全球每个国家都在尽最大的努力降低温室气体排放,为全球的环保做贡献。太阳能作为一种可再生能源其开发和利用倍受关注,有效利用太阳能对能源可持续发展具有重要的意义。其中聚光光伏（Conecntrating Photovoltaic,CPV）发电技术提升了太阳能电池的光电转换效率,且相对成本较低,近年来受到广泛地应用。但是随着电池温度升高其光电转化效率降低、寿命缩短。因此,如何有效地降低太阳能电池的温度是研究者必须要解决的关键问题。针对以上问题,本课题开发了一种矩阵式微射流与圆柱肋片相结合的热沉,对热沉内部冷却工质流动及换热特性进行了实验研究和数值模拟分析。首先,搭建了新型矩阵式微射流圆柱肋热沉冷却系统的实验台,对热沉的换热性能及流体流动进行研究。采用空气作为冷却工质,研究了输入热流密度q、射流冲击高径比H/d和射流雷诺数Rea等变量对热沉性能的影响。实验结果表明:输入热流密度q、射流雷诺数Rea、射流冲击高径比H/d对圆柱肋热沉换热性能有重要影响。在固定射流冲击高径比H/d条件下,被冷却表面平均温度T随着射流雷诺数Rea增加而降低,而被冷却表面平均换热系数h、平均努塞尔数Nu均与射流雷诺数Rea成正相关;当入口冷却工质流量一定时,热流密度q增大造成被冷却表面平均温度T升高;当入口工质流量和热流密度q等参数不变时,在4≤H/d≤8范围内,被冷却表面平均温度T随着H/d的增大而升高,而被冷却表面平均换热系数h、平均努塞尔数Nu都随H/d的增大而降低。其次,建立了新型矩阵式微射流圆柱肋热沉冷却工质流动和换热的三维物理数学模型,对其性能进行了数值研究。在CFD数值模拟过程中,采用控制变量法,探究了热沉结构、射流雷诺数Rea、射流冲击高径比H/d和热流密度q等因素对热沉换热和流动特性的影响。模拟结果表明:具有圆柱肋片结构的被冷却表面温度比无肋平板表面温度低,且前者的温度分布更加均匀;所获得的流场显示分布在射流孔四周的回流通道,有利于回流流体排放到环境中,尽可能避免形成横向流而降低换热效果,圆柱肋片的存在阻碍了横向流的流动,破坏了其边界层,增大了流体与被冷却表面的换热面积,提高了热沉的换热量;而热沉的压降随射流雷诺数Rea的增加而增大,但射流冲击高径比H/d对压降的影响较小,圆柱肋对压降的影响可以忽略不计;热沉的热阻Rab和热有效性η均随着射流雷诺数Rea增大而逐渐减小。最后,实验研究与数值模拟对比发现,当射流雷诺数Rea为1596～2874,射流冲击高径比H/d为4～8,热流密度q为6109W/m~2～34949W/m~2时,测得圆柱肋热沉的压降在1354.64～3521.85Pa范围内,平均对流换热系数为493.77～1036.12W/（m~2·K）,热阻约在1.05K/W～2.25K/W,热沉的热有效性η在1.23～33.44,实验和数值模拟结果的偏差在0～10.5%之间。