微尺度下的相变强化换热一直是微电子领域散热的研究热点,而微通道内气液两相流流型和压降分析是微流动系统设计和控制的基础。本文以矩形突扩微通道为研究对象,通过测量实验、流型可视化实验及数值模拟的研究方法,对矩形突扩微通道内两相流的流动特性进行了分析研究,综合考虑两相流动过程中压降的影响因素,建立了考虑影响因素更为全面的压降预测模型。通过测量实验,对矩形突扩微通道内压降组成(摩擦压降、突扩压降及突缩压降)进行了定量分析。研究结果表明,总压降中,直通道的摩擦压降平均占比达到了50%以上,是主要压降形式;随着两相流质量流密度的增加,直通道摩擦压降主导作用相对减弱,突缩压降及突扩压降所占比例相对增加。可见,提高直通道摩擦压降的计算精度是提高实验件总压降计算精度的主要途径之一。此外,对三种压降的影响因素进行了定性分析。研究结果显示:三种压降均随质量流密度的增大而增大,且直通道摩擦压降受质量流密度影响较大;三种压降均随液体雷诺数的增大而增大,且直通道摩擦压降受液体雷诺数影响较大。通过可视化实验和数值模拟方法,对矩形突扩微通道内的气泡行为进行了研究,观察到了诸如泡状流、塞状流、弹状流、射状流和环状流等五种典型流型,并通过气泡行为分析对五种典型流型形成过程进行了分析。通过数值模拟的方法对上述几种工况下的典型流型进行了数值模拟,模拟出了与实验观测相似的流型,对典型流型压力分布特性进行了分析,结果发现微通道内气液两相流中气体与液体的交界面即气泡周围边界的压降梯度很大,表明气液两相流动的压降特性与流型密切相关,是计算压降模型应该考虑的因素之一。在压降和流型研究的基础上,综合考虑了矩形突扩微通道内两相流压降的影响因素,通过引进无量纲参数毛细数(Ca),考虑流型(气泡大小)对压降的影响,建立了该实验件的新压降模型,且该模型的平均预测误差达到21.3%。由于无量纲参数Ca的引用,该模型建立了能表示流型与压降之间定量的参数关系的压降预测公式,这为后续对微通道内两相流动问题进一步深入研究提供了理论支持。