当前，许多尖端科技的突破性发展越来越依赖于高效冷却技术，它们要求冷却技术能有效驱散小面积区域产生的大量热量。具有内部强化传热结构的单相流体微型冷却热沉已经被用来解决面临的冷却难题。近来，微加工技术的进步使得在高热导率固体基体上加工出更多复杂的微几何结构成为可能。本文设计了一种在微通道内敷设针肋阵列的强化传热结构。目前关于微针肋阵列冷却热沉的实验和理论研究比较少。本文以揭示横掠微针肋阵列热沉内流体流动和传热机理为目的，对横掠微针肋阵列热沉内部单相流体的流动与传热特性进行了实验研究及理论分析。 本文首先研究了水横掠微针肋热沉的流动特性，研究表明：针肋的布置方式和针肋的形状对阻力特性的影响很大，在小流量下其影响较小，随着流量的增加影响越显著；相同针肋形状、布置方式下，孔隙率变小，随着流量增大，压降将迅速变大；高径比影响摩擦阻力系数，小的高径比产生较大的阻力损失。在雷诺数处于80～100范围时，叉排实验件的摩擦阻力系数随雷诺数的变化关系出现转变，顺排却没有出现类似的变化。 其次，研究了微针肋热沉的传热特性，研究表明：菱形实验件的换热性能比圆形实验件要好；孔隙率越小，换热性能越好；高径比越小，换热性能越好；同等条件下，微针肋热沉比微通道热沉具有更好的换热性能，但是压力损失较大。 最后对微针肋热沉的流动与传热进行了数值模拟，模拟值和实验值吻合的很好。层流模型可以用来模拟低雷诺数下的横掠微针肋热沉的流动与传热问题。