2018年,国内汽车市场呈现了28年来的初次负增长。其中,传统燃油车市场首当其冲,受到较大的冲击。而在“双积分”政策和人们对新能源汽车的接受能力越来越大之后,新能源汽车,尤其是电动汽车越来越受到汽车市场的欢迎。电池作为电动汽车不可缺少的部件,保证了电动汽车的续航以及车内电器的正常工作。电池提供电能的过程伴随着电池内部的化学反应,这个反应会放出大量热。适时地排除这些热量能够避免电池内部温度上升。电池温度超过限值会缩短电池寿命,甚至有自燃或爆炸的风险。电池液冷板是一种新型的电池冷却结构,能够快速、均匀地为电池散热。近年来,液冷板通道结构的研究受到越来越多的学者的关注。其中,波纹通道结构以其卓越的散热能力,同时不引起大幅度的泵功率的提升,被认为是一种高效的散热结构。电池冷却工质是传输热量的载体,冷却工质的传热性能决定了整个冷却系统的散热能力。电池冷却工质一般为纯水或乙二醇等液体,纳米流体作为一种高效的传热介质,能够大幅度的提升电池冷却系统的性能。本文首先介绍了基本控制方程、湍流模型和场协同理论,为后续的数值仿真和机理分析打下了理论基础。其次,为了探究直通道冷板整体结构、尺寸参数对冷板整体散热性能的影响,设计并完成了正交试验。正交试验的评价指标为冷板表面的最高温度,因素为通道高度、通道宽度、隔板厚度和通道斜度。最终通过仿真处理和正交试验的矩阵分析法,考虑各因素对散热性能的影响占比和加工制造成本,得到了影响冷板整体散热性能的三个因素为通道高度、隔板厚度和通道斜度。并且,冷板整体散热性能最优水平和最优组合为通道高度0.5mm,通道宽度10mm,隔板厚度0.8mm。再次,介绍了响应面实验设计方法的应用,以及表面中心的中心复合设计的实验组设计过程、多元回归曲线模型的构建。波纹通道结构因其独特的结构使得在流动过程中流体受到较小的剪切应力,避免了泵功率的大幅度上升。为了便于比较波纹通道和直通道的综合散热性能,提出了综合热力-水力性能因子作为通道散热性能的评价指标和响应面设计的响应。响应数据来源于仿真结果,在进行响应面设计之前,基于场协同理论分析了波纹通道流场和温度场之间的交互作用:波纹通道因其曲率的存在使得流动的冷却介质受到了离心力的作用,导致其流动中涡旋的生成。涡结构使得速度矢量和温度矢量之间的交角减小,提高速度场和温度场之间的场协同度,从而提升了通道结构的整体散热性能。同时,波纹通道曲率引起的离心力导致了对流混乱,并可以大大增强对流流体的混合。横向混合流破坏了剪切层,该剪切层在波谷处分离了大部分流和再循环流,因此导致了传热的增强,而无需施加有效的外力。热边界层由于涡旋脱落而周期性地从膨胀表面中断,并沿恒定截面段重新发展。结果,沿着波峰流入波谷的恒定横截面部分获得了温度梯度的增加和传热速率的增加。除此之外,仿真结果中各结构在不同雷诺数下的努塞尔数与场协同角的一一对应再次验证了场协同理论的正确性,场协同理论可以用来解释微小波纹通道的强化传热机理。随后,构建了波纹通道综合热力-水力性能因子关于波纹通道振幅和周期数(波长)的二阶响应面方程。方差分析(又称变异系数分析)表明得到的方程足够显著,能够用于在设计区间中进行结果的预测,预测出的综合散热性能最优方案为case 9(A=1 mm,P=4),其综合热力-水力性能因子的预测值为0.5268。经验证,此方案在其他雷诺数工况下的综合散热性能仍为最优,证明该响应面实验研究结果具有普适性。最后,探究了纳米流体应用于微小波纹通道的强化传热能力。首先综合比较了各纳米流体仿真模型的优缺点,结合本研究的实际需要,最终选择了单相热扩散模型,并对其进行了修改。通过仿真研究发现,纳米流体应用于波纹通道的强化传热能力大约是其应用于直通道中的强化传热能力的四倍,原因是波纹通道内涡旋的存在使得纳米颗粒的布朗运动更为剧烈,从而增强了纳米颗粒的热扩散。其次,纳米流体能够显著强化冷板的传热能力,而不引起压降的大幅度增加,在Re=775时,冷却工质为纳米流体时冷板的传热系数较冷却工质为纯水时提升了117%,而压降只提升了14%。最后,纳米流体的应用增大了通道内的温度梯度,从而增大了通道的传热速率。