随着微加工技术不断发展,微细尺度器件或设备的开发及应用得以大幅度地提升。然而,其运行时所产生的热负荷也进一步增加,以至于简单结构的微细通道热沉已无法满足其更高的散热需求。因此,进一步强化微细通道传热性能成为了急需解决的问题。鉴于此,本课题采用数值方法研究直肋片和纵向涡扰流元件强化微通道单相流体对流传热,以及采用实验方法研究扭带扰流元件强化细通道两相流动沸腾传热及抑制沸腾不稳定性。具体研究内容分为以下三部分:（1）数值研究直肋片扰流元件相对高度(肋片高度与微通道高度之比Hrc=0～1)和相对偏移量(相邻肋片偏移量与微通道宽度之比Wsc=0～0.7)对微通道单相对流传热的影响,并考察流体物性随温度变化对流体流动和传热性能的影响。结果表明:增加肋片扰流元件高度通常会获得更高的传热性能,但也造成更大的流动阻力。适当地增加肋片在微通道中的偏移量可以增强传热,但过大的偏移量会导致传热能力的下降。本研究中,布置相对高度Hrc=0.75和相对偏移量Wsc=0.6肋片扰流元件的微通道产生最大的综合传热性能,最大的综合传热性能因子为1.43。此外,黏度物性对流体的流动和传热的影响显著,而其他物性的影响不明显。因此建议在进行数值计算时应考虑到流体黏度随温度的变化。（2）设计一种横断区内布置纵向涡扰流元件的间断微通道热沉,并数值研究纵向涡扰流元件高度（H=0.025 mm～0.175 mm）、横向间距（S=0.01mm～0.07 mm）和攻角（A=30°～75°）对微通道流体流动、传热和综合传热性能的影响。结果表明:与普通间断微通道相比,横断区内布置纵向涡扰流元件的间断微通道能产生更好的传热性能。纵向涡扰流元件在横断区内产生了较强的纵向漩涡,加剧了流体扰动,减薄了热边界层和水力边界层,增强了冷热流体的混合效果,从而提高了微通道传热性能和降低了熵产。本研究中,微通道中纵向涡扰流元件的最优几何参数为高度H=0.075 mm、横向间距S=0.01 mm和攻角A=75°,其最大的综合传热性能因子为1.45。（3）实验研究扭带扰流元件长度（Lt=50 mm、100 mm和150 mm）和扭率（R=3、4和5）对细通道热沉内蒸馏水流动沸腾传热及不稳定性的影响。结果表明:扭带扰流元件不仅能产生离心力漩流,而且与细通道壁面形成的间隙能够提供有效核化点。因此扭带在细通道中促进冷热流体的混合,加速汽泡的成核、生长和脱离,从而强化流动沸腾传热。本研究中,最佳布置扭带扰流元件细通道热沉（Lt=150 mm和R=3）的传热系数相比光滑细通道热沉最大提升了80.9%。此外,扭带扰流元件能够有效地抑制以进口压力波动为特征的沸腾不稳定性。