随着电子设备向大功率、高密度、小型化的方向发展，电子器件功率密度不断增长，电子设备散热问题越来越突出。微通道散热具有结构紧凑、易于工程实现等优点，得到了研究者的广泛关注。但是现有微通道散热文献的实验结果与理论研究结论不一致甚至相互矛盾，制约了微通道散热技术的进一步发展。因此对微通道散热机理的研究尚有很大的空间，微通道散热技术成为研究热点。　　 本文对典型等截面直微通道的换热机理、分布式网络微通道的流动及换热特性等进行了研究，主要工作如下：　　 基于流体在微通道内层流、充分发展、定常、连续、不可压缩、忽略质量力的假设，对等截面直微通道三维连续方程、动量方程和能量方程进行了分析，获得了圆形、缝隙和矩形微通道的流动简化控制方程及速度场表达式；　　 研究了考虑轴向热传导、速度滑移和温度跳跃的圆形微通道的热传导方程和能量方程的求解问题。利用逆解法，构造了能量方程的一个特解。基于分离变量法，得到了热传导方程的非奇异解。根据热源、流体平均温度、温度跳跃及能量守恒等定解条件获得了待定系数，进而得到了定热流边界条件下的温度场和平均努塞尔数的计算表达式。分析了平均努塞尔数随速度滑移系数、管长和雷诺数的变化规律。　　 基于分析法对考虑粘度耗散、轴向热传导、速度滑移和温度跳跃的圆形微通道的强迫对流换热问题进行了研究，推导得到了圆形微通道定壁温条件下的完备解，通过温度跳跃边界条件得到了本征值；基于斯特姆-刘维本征值问题，获得了待定系数；推导出了温度场和努塞尔数的计算表达式。仿真分析了努塞尔数与布林克曼准数、贝克莱数、速度滑移系数和温度跳跃系数的关系，结果表明：努塞尔数与布林克曼准数有关。当壁面温度与流体平均温度之差为零时，努塞尔数奇异；努塞尔数随贝克莱数的增大而增大，轴向热传导的影响随贝克莱数的增大而减小。　　 基于温度跳跃边界假设，通过构造入口流体函数得到了温度跳跃系数的计算式，为分析温度跳跃与努塞尔数的关系奠定了基础。　　 通过对能量方程进行管截面积分，推导得到了平均努塞尔数的计算式。针对工程应用，分析了轴向热传导和粘度耗散对微通道换热性能的影响。仿真结果表明：当贝克莱数大于10，可忽略轴向热传导；当贝克莱数小于10，轴向距离与圆形微通道的比值小于0.1，需考虑轴向热传导的影响；当贝克莱数为106时，其粘度耗散对换热的影响极大，不可忽视；而当贝克莱数为10时，粘度耗散对换热影响极小。贝克莱数相同时，不同工质的流体的耗散热不同。　　 在相同对流换热面积、相同工质情况下，按照相同流量、相同压力、相同功率三种工况，对宏观管道和微管道的换热能力进行了对比和评价。　　 基于分离变量法求解了缝隙微通道的能量方程，得到了缝隙微通道温度场的级数解。在此基础上，根据温度跳跃边界条件求解得到了本征值，根据斯特姆-刘维本征值性质，获得了对称热边界条件下的待定系数，推导出了温度场和努塞尔数的计算表达式。分析了努塞尔数与布林克曼准数、贝克莱数、速度滑移系数和温度跳跃系数的关系。　　 基于分离变量法获得了非对称热边界条件下缝隙微通道能量方程的级数解，根据温度跳跃边界条件求解得到了本征值，并根据定解条件得到了待定系数，推导出了温度场和上、下壁面努塞尔数的计算表达式，分析了努塞尔数随轴向坐标的变化规律，结果表明：轴向坐标趋于无穷大，上、下壁面的努塞尔数数趋于一致；在某轴向位置，由于下壁面温度与流体平均温度之差为零，下壁面的努塞尔数奇异。　　 基于能量守恒方程，推导了单个缝隙和圆形微通道的热量平衡方程；再根据网络图论，推导了分布式网络微通道的热量平衡方程；针对工程案例进行了温度场仿真，并通过有限元软件的分析结果，对本文仿真结果的正确性进行了验证。　　 通过实验对分布式网络微通道的温度场计算式进行了验证：推导了分布式网络微通道的流量平衡方程，计算了实验系统的压降和流量；进行了分布式网络微通道实验，对实验结果进行了分析；对实验系统的温度场进行了仿真，通过与实验数据进行对比，验证了理论推导的正确性。